オージェ療法
| オージェ療法 | |
|---|---|
| その他の名前 | で |
| 専門 | 放射性リガンド療法 |
オージェ療法は、がん治療のための放射線療法 の一種で、従来の放射線療法で使用される高エネルギー放射線ではなく、オージェ効果によって放出される低エネルギー電子によってがん細胞にダメージを与えるものです。 [ 1 ] [ 2 ]他の放射線療法と同様に、オージェ療法は放射線によるがん細胞の損傷（特にDNA損傷）を利用して細胞分裂を停止させ、腫瘍の成長と転移を止め、がん細胞を死滅させます。オージェ効果によって放出される電子（オージェ電子）が低い運動エネルギーで放出される点で、他のタイプの放射線療法と異なります。従来の α 粒子および β 粒子放出体とは対照的に、オージェ電子放出体は血液や骨髄中を通過中に細胞毒性が低いです。[ 3 ]
オージェ電子は運動エネルギーが低いため、放出されたオージェ電子が移動する距離は非常に短く、細胞1個の大きさよりもはるかに小さく、数百ナノメートル未満です。[ 4 ]この非常に短距離でのエネルギー送達により、放射線を放出する核種が送達部位（DNA鎖など）に近接して細胞毒性を引き起こすため、高度に標的を絞った治療が可能になります。[ 5 ]しかし、これは技術的な課題です。オージェ治療薬が最も効果を発揮するには、細胞核の標的に進入する必要があります。[ 4 ] [ 6 ]オージェ治療薬は放射性標識された生体分子であり、対象の細胞に進入して特定の細胞内成分に結合することができます。これらは通常、オージェ電子を放出できる放射性原子を運びます。原子からのオージェ電子の放出は、放射性崩壊または外部PST（一次システム治療、たとえばX線）励起によって刺激されます。[ 6 ]
オージェ線量
真空中の電子エネルギーはファラデーケージ内の電子検出器で正確に測定できます。この場合、ケージにかけるバイアスによって検出器に到達する粒子のエネルギーが正確に定義されます。組織や水中の低エネルギー電子、特にナノメートル スケールの電子の飛程は簡単には測定できません。低エネルギー電子は大きな角度で散乱してジグザグな経路を進むため、その終端距離を統計的に考慮し、はるかに高い飛程にある高エネルギー電子の差分測定から計算する必要があるため、飛程は推測しなければなりません。 たとえば、水中の 20 eV の電子の飛程は、103 Gyでは 20 nm 、104.7 Gy では 5 nm になります。水中で 12～18 eV のエネルギーを持つ 9～12 個のオージェ電子のグループ (約 10 eV での水の電離の影響を含む) の場合、106 Gy という推定値はおそらく十分に正確です。図は、モンテカルロランダムウォーク[ 7 ]を用いて水中の電子に対する線量計算をシミュレートしたもので、最大0.1MGyの線量が得られる。中程度に重い原子が内殻電離によって12個以上のオージェ電子を生成する場合、オージェ線量は1事象あたり106Gyとなる。
原位置線量による分子修飾の候補
分子修飾のための原位置での大規模かつ局所的な線量照射において、最も明白な標的分子はDNA二本鎖（相補鎖間の距離が数ナノメートル）です。しかし、DNA二本鎖原子は軽元素（それぞれ電子数がわずか数個）です。たとえ光子ビームによって誘起されオージェ電子を放出できたとしても、1 keV未満では柔らかすぎて組織に浸透し、治療に十分な効果が得られません。中距離または重原子（例えば臭素から白金まで）は、十分に硬いX線光子によって誘起され、オージェカスケードにおいて低エネルギー電荷を供給するのに十分な電子を生成できるため、治療の対象として検討されます。
臭素電子がヘルペス特異的遺伝子発現を阻害する
通常の細胞が形質転換し、制御不能に複製されると、多くの異常な遺伝子（通常は発現しないヘルペス遺伝子などのウイルス物質を含む）がウイルス特有の機能を持って発現する。ヘルペス遺伝子を破壊するために提案されている分子はBrdCであり、Brはほぼ同じイオン半径と位置（酸素分子が先頭にあるBrdUの5番目の位置）のメチル基（CH3）を置換する。したがって、BrdCは酸化されてBrdUとして利用できる。酸化される前は、BrdCは哺乳類細胞内でdCまたはdUとして使用できなかった（BrdCを取り込むことができるヘルペス遺伝子を除く）。臭素原子はヒ素から作られ、粒子加速器でアルファ粒子を加えることで形成される。77臭素化カリウム（Br）。半減期は57時間で、電子捕獲反応を起こします。K電子は不安定な原子核内の陽子に捕獲され、BrにKホールを形成します。これがオージェカスケード反応を引き起こし、細胞を死滅させることなくヘルペス遺伝子を破壊します。
この実験は1970年代にメモリアルスローンケタリング癌センターでローレンスヘルソンとCGワンによって10個の神経芽細胞培養物を用いて行われた。2つの培養物は細胞複製を終結させることに成功した。77Br in vitro で、腫瘍を移植したヌードマウスのグループで実験が続きました。
マウスの生体内実験は、マウスの肝臓がBrdCの糖成分を切断し、哺乳類とヘルペスの遺伝子を組み込むために複雑になった。77Br含有塩基は区別されませんでした。しかし、77BrdCを含むAuger線量は、いくつかの形質転換細胞培養においてヘルペス特異的遺伝子を破壊しました。
シスプラチンを用いたDNA標的投与
金属ベースの抗がん剤のグループは、臨床で使用されている主要薬剤の1つであるシスプラチンに由来します。シスプラチンはDNAに結合して、二重らせんの主要な溝の70%でGG付加物と約20%でAG付加物の1つまたは2つの鎖内架橋を形成します。平面状のシス化合物（同じ側）は、片側に2つの塩化物原子、もう片側に2つのアンモニア基がある正方形分子で構成され、その中心にはオージェ線をその場で開始できる重プラチナ（Pt）があります。低NaCl濃度の細胞に入ると、塩化水基が化合物から分離します（これにより、失われた塩化物がGGまたはAG塩基に結合し、DNAらせんを45度曲げて損傷します）。プラチナベースの抗腫瘍薬は全化学療法の 70% に使用されています が、特定の癌 (乳癌や前立腺腫瘍など) に対しては特に効果的ではありません。
シスプラチンが細胞内に侵入すると塩化物原子が分離し、DNAらせん構造の主溝にあるGGまたはAG付加物に結合するというアクア-Clの原理は、化学的にプラチナに類似したルテニウム（Ru）などの他の金属にも応用できる可能性がある。ルテニウムはマンモグラフィー用X線管の陽極ターゲットのコーティングに使用され、乳房の圧縮厚さに応じて任意の電圧（22～28 kVp ）で動作し、高コントラスト画像を提供する。ルテニウムはプラチナよりも軽いが、 DNA付加物にその場でオージェ線量を与え、局所的な化学療法を施すことができる。 [ 8 ] [ 9 ]
内殻電離を誘発する単色X線
線放出用の透過ターゲットを備えたX線管
単色 X 線は、フィルター付きクーリッジX 線管または推奨される透過型 X 線管から得られるシンクロトロン放射から取り出せます。数十個の電子を持つ中程度に重い原子からの共鳴散乱を伴った内殻電離を誘発するには、治療用途で組織を透過できるように X 線光子エネルギーを 30 keV 以上とする必要があります。シンクロトロン放射は熱散乱がなく極めて明るく単色ですが、その明るさは光子エネルギーの 4 乗で低下します。15～20 kV 以上では、たとえばモリブデンターゲットを備えた X 線管は、一般的なシンクロトロンと同程度の X 線フルエンスを発生できます。クーリッジ X 線管は 1.7 kVp 明るくなり、シンクロトロンの明るさは 4 kV 低下するため、オージェ療法には役立ちません。
参考文献
- ^ Unak, P. (2002)標的腫瘍放射線療法ブラジル生物学技術アーカイブ、45(spe) 97-110。
- ^ Persson, L. 放射線量測定におけるオージェ電子効果–レビュー. スウェーデン放射線防護研究所, S-17116 ストックホルム, スウェーデン.
- ^ Knapp, Jr., FF (Russ) (2016). 「2.5 低エネルギー電子放出源」.治療用放射性医薬品. Springer, New Delhi. doi : 10.1007/978-81-322-2607-9 . ISBN 978-81-322-2607-9。
- ^ a b Kassis, A. (2003)オージェ電子による癌治療：もうすぐ実現するか？核医学ジャーナル、44(9) 1479-1481。
- ^ Giacomo Pirovano、Thomas C. Wilson、Thomas Reiner、「Auger：精密医療の未来」、核医学・生物学、第96～97巻、2021年、50～53ページ、ISSN 0969-8051。
- ^ a b Sastry, KSR. オージェ放出体ヨウ素125の生物学的影響。レビュー。AAPM核医学タスクグループ第6号報告書第1号。Med. Phys. 19(6), 1361-1383, 1992.
- ^ J.Messungnoenab 他、Radiation Research 158、657-660; 2002年
- ^ Wang, CG; 米国特許第8,278,315号; 「X線を使用した放射線治療法」; 2012年。
- ^ Hannon, Michael J.「金属ベースの抗がん剤：プラチナ化学に根ざした過去から、多様な化学と生物学のポストゲノム的未来へ」Pure Appl. Chem. Vol.79, No. 12 pp 2243-2261, 2007.
