重イオンがん治療の鍵となる仕組みを解明国際チームが新研究 - NewsTomo

重イオンがん治療がなぜ従来のX線治療より高い効果を示すのか。その鍵となるミクロな仕組みを、中国科学院現代物理研究所などの国際研究チームが明らかにしました。研究成果は最近、物理学誌Physical Review Xにハイライト論文として掲載され、今後のがん治療戦略や放射線技術の開発に新たなヒントを与えると期待されています。

重イオンがん治療とは何か

重イオンがん治療は、重いイオンのビームを用いてがん細胞を破壊する最先端の放射線治療法です。このコンセプトは1946年に提案されて以来、世界で5万人以上の患者が重イオン治療を受けてきたとされています。

中国科学院現代物理研究所（Institute of Modern Physics, IMP）の研究員であるXu Shenyue氏は、同じ線量の放射線でも、重イオンは従来のX線放射線治療に比べて2～3倍高いがん細胞致死効率を示すと説明しています。重イオンは腫瘍細胞のDNAに二本鎖切断をより効率的に引き起こし、その結果としてより強い生物学的効果をもたらします。しかし、こうした効果を生み出す具体的なミクロなメカニズムは、長い間よく分かっていませんでした。

蘭州の重イオン研究施設で見えたミクロな連鎖反応

研究チームはこの疑問に答えるため、中国北西部の甘粛省蘭州にある重イオン研究施設で実験を行いました。生体分子が集まったクラスターに重イオンを照射し、その場で起こる超高速の変化を詳細に観測しました。

その結果、研究者たちは、重イオン照射によって生体分子クラスターの内部で「分子間エネルギーおよびプロトン移動のカスケード機構」が発生することを、世界で初めて観測したと報告しています。

カスケード機構とは、ある分子に与えられたエネルギーやプロトンが、次々と周囲の分子へ受け渡されていく連鎖的なプロセスを指します。がん細胞内部の分子レベルでこうした連鎖が起こることで、DNAの二本鎖切断といった致命的な損傷が効率的に生じる可能性があると考えられます。

放射線治療の最適化にどうつながるのか

IMPの研究員であるMa Xinwen氏は、今回観測されたメカニズムは放射線損傷の分子レベルの仕組みを明らかにするものであり、将来の放射線治療技術の最適化に重要な役割を果たす可能性があると述べています。

放射線が細胞やDNAをどのように傷つけるのかが分かれば、どのような種類の放射線を、どのくらいの線量で、どのようなタイミングで照射すべきかを、より科学的に設計しやすくなります。今回示されたミクロな理解は、重イオンがん治療の高度化だけでなく、新しい放射線治療技術の開発や、他の治療法との組み合わせ戦略にも応用が広がる可能性があります。