Role of Bcl-2 overexpression and nontargeted effect in the estimate of RBE-weighted doses for heavy ion therapy and BNCT

重イオン治療やBNCTのRBE加重線量評価におけるBcl-2タンパク過剰発現と非標的効果の役割

佐藤 達彦   ; 浜田 信行*; 熊田 博明*

Sato, Tatsuhiko; Hamada, Nobuyuki*; Kumada, Hiroaki*

重粒子線治療やホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の治療計画では、放射線種の違いによる生物学的効果比(RBE)を考慮した線量評価が必要となる。そこで、様々な放射線種に照射された細胞の生存率について、Bcl-2タンパク過剰発現効果や非標的効果を考慮して推定可能なモデルを開発した。放射線場を特徴づけるための指標として、従来のモデルでよく使われてきたマクロ吸収線量やLETではなく、各細胞核及びその内部構造(ドメイン)におけるミクロ吸収線量の確率密度分布を用いた。開発したモデルと粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを組み合わせ、炭素線治療とBNCTのRBE加重線量を評価した。その結果、Bcl-2過剰発現効果を考慮すると、腫瘍部におけるRBE加重線量は大幅に増加することが分かった。一方、非標的効果を考慮しても、腫瘍部のRBE加重線量はほとんど変化しないが、正常部位のRBE加重線量はやや大きくなることが分かった。

The planning of heavy ion therapy and BNCT requires radiation dose assessment with consideration of RBE for different radiation quality. We developed a model assembly for estimating the surviving fraction of cells irradiated with various types of ionizing radiation, considering Bcl-2 overexpression and nontargeted effects in the same framework. Using the model assembly in combination with PHITS, the RBE-weighted doses were estimated for several irradiation conditions in carbon-ion therapy and BNCT, the boron concentration and the Bcl-2 overexpression status in each cell being taken into account. The simulation suggested that the consideration of radioresistance due to Bcl-2 overexpression results in the significant increase of the RBE-weighted doses in tumor regions. On the other hand, consideration of nontargeted effects gives trivial impact on the RBE-weighted doses in tumor regions, but slightly increases the values in normal tissue regions.