Generality assessment of a model considering heterogeneous cancer cells for predicting tumor control probability for stereotactic body radiotherapy against non-small cell lung cancer

非小細胞肺がんに対する体幹定位放射線治療において腫瘍制御率を予測するための異種がん細胞を考慮したモデルの一般性評価

嵯峨 涼*; 松谷 悠佑  ; 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; Obara, Hideki*; Komai, Fumio*; Yoshino, Hironori*; Aoki, Masahiko*; Hosokawa, Yoichiro*

放射線治療後の治療効果は腫瘍制御率という指標により評価され、臨床治験に基づき治療計画が経験的に決定されてきた。任意の放射線治療計画に対する腫瘍制御率を、細胞実験に基づいて決定するためには、腫瘍内に数から数十%含まれ、放射性抵抗性を示すがん幹細胞の存在を考慮する必要性が近年わかってきた。先行研究では、がん幹細胞を明示的に考慮したintegrated microdosimetric-kinetic(IMK)モデルを開発し、細胞実験により得られるがん細胞死と臨床の腫瘍制御率を同時に予測することに可能してきた。しかし、これまでの検証は、弘前大学病院の臨床データとの比較に留まり、他施設の臨床データとの比較検証は行っていない。そこで、本研究では、一度に大線量を処方する定位放射線療法による非小細胞肺がんの腫瘍制御率データに着目し、メタ解析により収集された公衆のデータと先行研究では開発されたIMKモデルとの比較を行った。その結果、観測された施設に関わらず、がん幹細胞を考慮したIMKモデルは臨床の腫瘍制御率をよく再現することがわかった。本研究の成果は、放射線治療効果の正確な予測技術の発展に貢献するものである。

The curative effects after radiotherapy are evaluated by the index of tumor control probability (TCP), and the treatment regimen has been determined empirically based on clinical experiences. In recent years, in order to determine TCP for any treatment regimens based on cell experiments, it is necessary to consider the existence of radioresistant cancer stem cells, which are included in tumors at from a few to several tens of percent. Our previous study has proposed an integrated microdosimetric-kinetic (IMK) model that explicitly considers cancer stem cells, and successfully reproduced cancer cell death obtained from cell experiments and clinical TCP. However, the verification so far has been limited to comparison with the clinical data of Hirosaki University Hospital, and comparative verification with clinical data of other facilities has not been performed. In this study, we focused on the stereotactic radiotherapy against non-small cell lung cancer that prescribes a large dose at once, and compared the public data collected by meta-analysis with the IMK model. As a result, it was found that the IMK model considering cancer stem cells well reproduced the clinical TCP regardless of the observed facility type. This work would contribute to the development of technology for predicting curative effects of radiotherapy with high precision.