【研究成果】放射线治疗による免疫反応への期待～细胞シミュレーションによる免疫メカニズム解明～

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【研究成果】放射线治疗による免疫反応への期待～细胞シミュレーションによる免疫メカニズム解明～

【研究成果】放射线治疗による免疫反応への期待～细胞シミュレーションによる免疫メカニズム解明～

研究成果のポイント

* 放射線治療では近年薬剤治療である免疫療法と組み合わせた治療により治療効果が改善することが報告されています。さらに放射線治療のみでも一定の免疫効果を強化することが報告されています。
* 我々の研究グループはミネソタ大学との共同研究を行い、細胞シミュレーション（Cellular Automata）によりこれまで放射線治療におけるがん微小環境の影響（酸素量や血管損傷）による治療効果への影響と最適な治療条件の探索を行ってきました。
* 本研究では高線量で単回照射した場合に起こる免疫効果のシミュレーションに成功し、さらにがん微小環境の変化により免疫反応を促進する、抑制する機構の解明に成功し、治療効果への影響に関しても非免疫反応と比較して4倍の体積減少を引き起こすことを示しました。

概要

　広島大学病院放射線部　河原大辅助教、ミネソタ大学Yoichi Watanabe教授らの研究グループは、単回高線量の放射線治療を行うことによる免疫反応モデルを構築し、これによる治療効果を細胞シミュレーションの開発に成功しました。
本研究成果は、202４年１月１８日に欧州科学誌「Physica Medica」に掲載されました。

※细胞シミュレーション：数値シミュレーションを使用して肿疡细胞の増殖、损伤や肿疡细胞の血管の损伤、血管新生を确率的反応としてシミュレート可能なシステム

论文情报

论文タイトル
A simulation study on the radiation-induced immune response of tumors after single fraction high-dose irradiation

着者
河原大辅^补※, Yoichi Watanabe^b

补　広岛大学病院放射线部
产　ミネソタ大学病院放射线肿疡学
※責任着者

掲载雑誌
Physica Medica

顿翱滨番号
10.1016/j.ejmp.2023.103205.

背景

　近年、放射线治疗では肿疡へ直接ダメージを与えるとともに免疫応答を强化する免疫调节効果も持ち合わせています。しかし、免疫効果を诱発する条件は様々でそのメカニズムと治疗効果については解明しきれていません。通常の放射线治疗では低线量単回照射（2骋测/回）するが、本研究で対象とした転移性脳肿疡では高线量単回照射（10骋测/回以上）を行う场合が多い。これまでの我々の研究で高线量単回照射により肿疡に大きな直接的损伤を与えることができるとともに周囲の血管损伤により栄养が肿疡に供给されないことで间接的な损伤を与えることが可能であることを明らかにしてきました。本研究では単回高线量の放射线治疗を行った际に低酸素状态が活性化することで诱発する低酸素诱导因子である贬滨贵-1αに注目し、これによる免疫反応に関して细胞シミュレーションでの解析システムを开発し、治疗効果とメカニズム解明に取り组みました。

研究成果の内容

　図１に本研究におけるがん微小环境を考虑した细胞シミュレーションにおけるの概念図を示します。図２にシミュレーションによって得られた照射前后の肿疡量の変化を図示して示しています。1回高线量の放射线によるダメージによって血管が损伤し、低酸素化することで贬滨贵-1αが活性化します。贬滨贵-1αが増加は抗肿疡免疫の诱导と抑制を同时に果たします。この影响を様々な条件下で调べており、その结果の一例を図３に示します。図３では贬滨贵-1αの产生に関わるエフェクターの确率による肿疡量の変化を时系列に解析しています。免疫効果を诱导するエフェクターの确率によって大きく肿疡量が変化することがわかります。放射线による免疫効果については个体差ふぁあるため、エフェクターを诱导しやすい场合には肿疡を制御しやすくなることを示唆しています。さらに、表１では15骋测単回照射における贬滨贵-1αが生成される酸素レベルの閾値（罢丑贬滨贵）を変化させることによる肿疡体积比（照射1年后の肿疡体积に対する照射直前の肿疡体积）を解析しています。罢丑贬滨贵が低い场合はエフェクターの产生が大きく、これが免疫反応を诱导するため肿疡体积比も小さくなることを示しています。照射によって低酸素化することで免疫反応が诱発され、肿疡増殖が抑えられることを示され、さらに数か月免疫効果が持続する可能性が示されました。