細胞内核融合反応誘発型粒子線がん治療法の開発

本研究は、腫瘍細胞に重水素化合物薬剤を集積させた状態で重陽子線照射を行い、腫瘍細胞内で重陽子と重陽子が融合する核反応（DD反応）を誘発させて，低副作用で高い治療効果を狙う新規の重陽子線治療法の開発を目指す．重陽子線照射単独では重陽子線のブラッグピークによる治療効果であるため，陽子線治療とほぼ同様の治療効果しか期待されない．しかし，本研究の提案手法では細胞内に予め送達した重陽子とブラッグピーク形成中の照射重陽子がDD反応を起こし，反応で二次的に発生した低エネルギー陽子，三重水素，ヘリウム3（ともに高LET線に相当する）がさらなるDNA損傷を引き起こす．DD反応の断面積は入射重陽子がブラッグピークを形成する低エネルギー領域で顕著に増大するため，正常組織への影響は小さく高い腫瘍効果を実現できると期待される．令和4年度では、東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターにおいて，治療効果を評価するための照射実験に必要となるDD反応線量シミュレーション，照射デバイスであるエネルギーフィルタ、DD反応線量計測可能なゲル線量計の開発を行った。シミュレーションではPHITSモンテカルロシミュレーションコードを用いて，DD反応による線量と線量平均された線エネルギー付与（LET）の増加効果について評価した．また、重陽子線用で拡大ブラッグピーク（SOBP）を形成するためのエネルギー変調フィルターを設計し，照射テストにおいて20mm以上の平坦な高線量域を持つSOBPなど数種類のSOBP線量分布が形成された．また，線量分布におけるDD反応の寄与を評価するため，放射線感受性ゲルを用いた線量計（ゲル線量計）と，3次元で連続的に線量分布を読出すことが可能な光CTシステムの開発を行った．

本研究は、腫瘍細胞に重水素化合物薬剤を集積させた状態で重陽子線照射を行い、腫瘍細胞内で重陽子と重陽子が融合する核反応（DD反応）を誘発させて，低副作用で高い治療効果を狙う新規の重陽子線治療法の開発を目指す．重陽子線照射単独では重陽子線のブラッグピークによる治療効果であるため，陽子線治療とほぼ同様の治療効果しか期待されない．しかし，本研究の提案手法では細胞内に予め送達した重陽子とブラッグピーク形成中の照射重陽子がDD反応を起こし，反応で二次的に発生した低エネルギー陽子，三重水素，ヘリウム3（ともに高LET線に相当する）がさらなるDNA損傷を引き起こす．DD反応の断面積は入射重陽子がブラッグピークを形成する低エネルギー領域で顕著に増大するため，正常組織への影響は小さく高い腫瘍効果を実現できると期待される．令和4年度では、東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターにおいて，治療効果を評価するための照射実験に必要となるDD反応線量シミュレーション，照射デバイスであるエネルギーフィルタ、DD反応線量計測可能なゲル線量計の開発を行った。シミュレーションではPHITSモンテカルロシミュレーションコードを用いて，DD反応による線量と線量平均された線エネルギー付与（LET）の増加効果について評価した．また、重陽子線用で拡大ブラッグピーク（SOBP）を形成するためのエネルギー変調フィルターを設計し，照射テストにおいて20mm以上の平坦な高線量域を持つSOBPなど数種類のSOBP線量分布が形成された．また，線量分布におけるDD反応の寄与を評価するため，放射線感受性ゲルを用いた線量計（ゲル線量計）と，3次元で連続的に線量分布を読出すことが可能な光CTシステムの開発を行った．