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Translational study for stereotactic body radiotherapy against non-small cell lung cancer, including oligometastases, considering cancer stem-like cells enable predicting clinical outcome from ${it in vitro}$ data

オリゴ転移を含む非小細胞肺がんに対する体幹部定位放射線治療の橋渡し研究

嵯峨 涼*; 松谷 悠佑  ; 佐藤 光*; 長谷川 和輝*; 小原 秀樹*; 駒井 史雄*; 吉野 浩教*; 青木 昌彦*; 細川 洋一郎*

Saga, Ryo*; Matsuya, Yusuke; Sato, Hikari*; Hasegawa, Kazuki*; Obara, Hideki*; Komai, Fumio*; Yoshino, Hironori*; Aoki, Masahiko*; Hosokawa, Yoichiro*

非小細胞肺癌を治療する際、一度に大線量を照射する定位放射線療法が使用される。この治療計画と治療効果の関係は、一般的に線量と細胞死の関係を予測する数理モデルにより評価される。そのモデルパラメーターの数値は生物実験により決定できるが、臨床では治療成果の経験に基づき決定されるため、実験研究と臨床研究ではパラメータ決定の手法と数値に違いがある。以上の背景から、細胞実験で測定される細胞死と臨床の治療効果を結びつける橋渡し研究を進めた。ここでは、その相違の要因として考えられる癌幹細胞に着目し、細胞死と臨床成果を同時に予測可能な数理モデル(integrated microdosimetric-kinetic (IMK) model)を開発し、弘前大学病院における非小細胞肺癌の定位放射線療後の臨床治験に対して遡及的評価を行った。その結果、癌幹細胞を考慮したIMKモデルを用いることで、広範囲の線量域(0-15Gy)に対する細胞死と様々な治療計画(一回線量6-10Gy)に対する治療成果を同時に再現することに成功した。開発した数理モデルにより、癌幹細胞が臨床の治療効果に与える影響の正確な理解、これに基づく治療効果の予測技術の高精度化が期待できる。

When treating non-small cell lung cancer (NSCLC), stereotactic body radiotherapy (SBRT) with high-dose irradiation is often utilized. The fractionation schemes and curative effects can be evaluated by mathematical models for predicting cell survival curve. Such model parameters can be determined from in vitro experiment, but they are empirically determined based on experiences in clinics. As such, there is a large gap between in vitro and clinical study. As such background, translational study between in vitro cell survival and clinical curative effects is necessary. In this study, explicitly considering existence of cancer stem-like cells (CSCs), we developed an all-in-one model for predicting both in vitro cell survival and clinical curative effects (integrated microdosimetric-kinetic (IMK) model) and performed retrospective evaluation of clinical outcomes following SBRT for NSCLC in Hirosaki University Hospital. As a result, the IMK model successfully reproduced both in vitro cell survival and the tumor control probability with various fractionation schemes (i.e., 6-10 Gy per fraction). The developed model would contribute on precisely understanding the impact of CSCs on curative effects after SBRT for NSCLC with high precision.

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分野:Oncology

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