and study of biological effects on cancer cells in the presence of metallic materials during radiotherapy

X線治療中における口腔金属材料の存在下でのがん細胞に対する生物学的影響のin vitroおよびin silico研究

長野 拓也*; 松谷 悠佑  ; 戒田 篤志*; 野島 瞳*; 古田 琢哉   ; 佐藤 薫   ; 吉村 亮一*; 三浦 雅彦*

Nagano, Takuya*; Matsuya, Yusuke; Kaida, Atsushi*; Nojima, Hitomi*; Furuta, Takuya; Sato, Kaoru; Yoshimura, Ryoichi*; Miura, Masahiko*

X線治療では、正常組織への副作用を最小限に抑えつつ腫瘍を治療するように照射計画が計画される。頭頚部への放射線照射により、歯の金属製の詰め物周辺において重度の粘膜炎(放射線増感作用)が誘発されることがある。しかしながら、この放射線増感メカニズムは不明なままである。本研究では、細胞実験と計算シミュレーションを使用して放射線増感メカニズムを調査した。その結果、細胞実験で観測された増感比は1.2-1.4であり、これは金属近傍の局所線量増加が主要因であることがわかった。一方、臨床前試験としてCT画像に基づく生体内線量評価を実施した結果、人体の複雑な解剖構造により線量増加が過小評価され、微視的な線量評価が必要であることが分かった。本成果は、金属周辺における正常細胞への副反応の正確な理解に貢献するものである。

In X-ray therapy, radiation regimen is planned to eliminate tumors while minimizing side effects on normal tissue. When irradiating the oral cavity, which includes dental metallic crowns, intense mucositis can occasionally be induced. However, the mechanism underlying the radiosensitization remains unclear. In this study, we investigated the radiosensitization mechanism using cell experiments and computational simulations. As a result, the enhancement ratio observed in the cell experiments was 1.2-1.4, which was found to be predominately attributed to local dose increase near metal. On the other hand, as a result of dose evaluation based on CT images as a preclinical test, it was found that the dose increase was underestimated due to the complex anatomical structure of the human body, and microscopic dose evaluation was necessary. This outcome contributes to the precise understanding of side effects on normal cells around metals.