A Model for estimating dose-rate effects on cell-killing of human melanoma after boron neutron capture therapy

ホウ素中性子捕獲療法によってヒト黒色腫に誘導される細胞死の線量率効果を推定するモデル

松谷 悠佑  ; 福永 久典*; 大村 素子*; 伊達 広行*

Matsuya, Yusuke; Fukunaga, Hisanori*; Omura, Motoko*; Date, Hiroyuki*

ホウ素中性子捕獲療法(BNCT)で、治療対象とするがん細胞へ高い線量を付与させる場合には、生体内の不均一な線量分布、比較的長い照射時間及びその間における細胞内のホウ素濃度の変化の考慮が必要である。照射時間中の放射線感受性の変化は、BNCTにおける腫瘍制御率を下げる可能性があるが、これまでに評価されていなかった。本研究では、BNCT照射中の細胞内のホウ素濃度に依存する線質と線量率の変化を考慮した放射線感受性モデルを開発し、これを活用することにより、黒色腫治療時の線量率効果(照射中の細胞の回復)を解析した。まず、開発したモデルについては、Coガンマ線・熱中性子・BNCT照射時の細胞実験の結果を再現することを確認した。また、高線エネルギー付与(高LET)であるBNCT照射中の細胞の修復の影響は、低LETのCoガンマ線に比べて、低減されることが示唆された。本研究で開発したモデルは、BNCTにおける放射線感受性の予測に役立つことが期待できる。

When delivering a high absorbed dose to cancer cells following boron neutron capture therapy (BNCT), heterogeneous dose distribution, the time line of B concentrations and the long dose-delivery time must be considered. Changes in radiosensitivity during such a long dose-delivery time can reduce the probability of tumor control; however, such change has not yet been evaluated. Here, we developed a cell-killing model that accounts for changes in microdosimetric quantities and dose rates depending on the B concentration and investigated dose-rate effects (cell recovery during BNCT irradiation) of melanoma. The developed model shows good agreement with in-vitro experimental survival data for exposure to Co -rays, thermal neutrons, and BNCT. The model estimation suggests that the impact of cell recovery during BNCT irradiations with high linear energy transfer (LET) is reduced compared to Co -rays irradiation with low LET. The present model is expected to predict radio-sensitivity for BNCT irradiations.