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論文

Oxygen enhancement ratios of cancer cells after exposure to intensity modulated X-ray fields; DNA damage and cell survival

松谷 悠佑; McMahon, S. J.*; Butterworth, K. T.*; 内城 信吾*; 奈良 一志*; 谷内 淑恵*; 嵯峨 涼*; 石川 正純*; 佐藤 達彦; 伊達 広行*; et al.

Physics in Medicine & Biology, 66(7), p.075014_1 - 075014_11, 2021/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:44.42(Engineering, Biomedical)

腫瘍内の低酸素細胞は放射線抵抗性を示し、分割放射線療法の悪性進行を引き起こす。不均質な酸素条件下に存在する腫瘍に線量を付与させる場合、照射野内と照射野外の細胞間で伝達される細胞間シグナリングにより、両者の放射線感受性が変化することが知られている。しかしながら、強度変調照射下において低酸素症が放射線感受性へ与える影響については不明である。本研究では、2種類のがん細胞株(DU145とH1299)を使用して、低酸素症が、照射野内外の細胞に対する放射線感受性(DNA損傷と細胞死)へもたらす影響を研究した。細胞実験の結果から、低酸素症は照射野外の放射線感受性へ明らかに影響を与える一方、その低酸素症の影響の程度(酸素増感効果比)は照射野内細胞よりも小さいことがわかった。DNA損傷ならびに細胞死の両評価対象に対して、照射野外で低減される放射線感受性について一貫した傾向が示された。これらの成果は、強度変調放射線を活用して低酸素下の腫瘍を照射する際の治療計画時において、放射線誘発の細胞間シグナリングを考慮する重要性を示すものである。

口頭

DNA損傷応答に基づいて細胞死を予測する統合的な理論モデル

松谷 悠佑; McMahon, S. J.*; 佐藤 達彦; Butterworth, K. T.*; 嵯峨 涼*; 伊達 広行*; Prise, K. M.*

no journal, , 

電離放射線は、DNA損傷とその後発の影響となる細胞死などの生物学的影響を引き起こす可能性がある。DNA損傷の中でも、一定の確率で細胞死を誘導する損傷としてDNA二本鎖切断(DSB)が知られる。これまでに、早期に発生するDSB数とその修復ダイナミクスが実験的に研究されてきたが、DSBと細胞死との関係を直接評価することは困難であった。この問題を解決するため、我々は照射後のDNA損傷応答と、酸素濃度や細胞間コミュニケーションなどの様々な生物学的要素を考慮したintegrated microdosimetric-kinetic (IMK) modelを開発してきた。このIMK modelを使用することで、多様な照射条件や細胞培養条件下で測定されたDSB数や生存率データの再現に成功した。本発表では、開発したIMKモデルの概要を紹介し、初期のDSB収量とその修復プロセスに焦点を当て、細胞間コミュニケーションと酸素効果に関する細胞応答メカニズムを解釈するための最新の推定結果を示す。今後、初期のDNA損傷収率を推定可能な放射線輸送計算コードPHITSとIMKモデルを組みわせた統合的な細胞応答予測パッケージを開発することで、多様な放射線照射条件に対して、初期のDNA損傷を出発点に細胞死や染色体異常などの後発の放射線影響の発生メカニズムの解明が期待できる。

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