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Biological Effects of Carbon Ions
on Glioblastoma Cell Lines
Y. Yoshida a) , S. Ishiuchi b) , T. Funayama c) , Y. Kobayashi c) and T. Nakano a)
a) Gunma University Heavy Ion Medical Center, b) Department of Neurosurgery, University
of the Ryukyus Faculty of Medicine, c) Radiation-Applied Biology Division, QuBS, JAEA
Glioblastoma (GBM) is one of the most common and the most malignant tumors occurring in the central nervous system.
GBM is notorious for high growth and invasive behavior and makes the surgical intervention ineffective. Recently, though
there are many reports about the effectiveness of carbon ion therapy, little is known about effects of carbon ion therapy for
GBM. In addition, almost all of GBM patients has not satisfied with treatment of the carbon ion alone for GBM.
Temozolomide (TMZ) is a cytotoxic alkylating agent which has shown an activity in the recurrent anaplastic glioma and
GBM. Combining TMZ with radiotherapy has been reported to improve outcome compared with radiation alone, and this
treatment is currently considered as the standard treatment for GBM. Hence, in this study, we investigated the effectiveness
of combining TMZ with carbon ion therapy for GBM.
【目的】難治性腫瘍の一つである神経膠芽腫は遊走・
浸潤性が非常に高いことから正常な脳細胞との境界が
不鮮明であり、手術により腫瘍を全摘出することが困
難である。また、X 線や抗がん剤に対して非常に抵抗
性であるため、集学的治療を行っても根治は絶望的で
ある。神経膠芽腫において、新規抗がん剤である
temozolomide(TMZ)は細胞毒性を示すアルキル化剤に
分類される抗悪性腫瘍剤であり、経口投与で脳脊髄液
に良好に移行し、治療効果をもたらすことが報告され
ている。X 線との併用療法群において、X 線単独療法
群に比べ、平均生存期間を延長させることが明らかと
なっているが、重粒子線照射との併用に関しては、基
礎研究も含めて報告がない。今後の重粒子線治療との
併用療法の適用に向けて、抗腫瘍効果や正常組織への
影響についての基礎的なデータを得ることは、非常に
重要であると考える。
【方法】U87MG と CGNH-PM を用いて細胞実験を行っ
た。細胞への照射は TIARA にて炭素イオン線
(18.3 MeV/amu, 108 keV/m, 0~10 Gy)、群馬大学にて
X 線(120 kVp, 4.5 mA, 0~10 Gy)を照射した。TMZ は
照射約 1 時間前に単回投与した。評価は主にコロニー
形成法により細胞生残率の測定を行った。また、炭素
線照射前後の細胞を経時的に固定して PI にて染色して
細胞周期について Flow-cytometry にて解析した。
【結果】
(1) U-87MG 細胞および CGNH-PM 細胞を用いて炭素イ
オン線照射(0~10 Gy)単独群と炭素イオン線+TMZ
群における細胞生存率をコロニー形成法により測定し
た結果、炭素イオン線への TMZ の併用はそれぞれの腫
瘍細胞において相加効果を示した。
(2) 細胞周期について解析した結果、炭素イオン線照射
後にいずれの細胞においても顕著な G2 ブロックが認
められた(Fig. 1)。しかし炭素イオン線単独群と炭素イ
オン線+TMZ 併用群との間に明らかな差異は確認でき
なかった。
(3) CGNH-PM 細胞の浸潤能について Wound-healing
assay を用いて検討した結果、炭素イオン線単独、TMZ
単独、炭素イオン線+TMZ 群、各群において顕著な浸
潤能の低下は認められず、むしろ炭素イオン線照射に
より遊走能が亢進している傾向にあった(Fig. 2)。
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【まとめと考察】炭素イオン線へのTMZの併用は相加
的に腫瘍増殖抑制効果を認めるが、腫瘍細胞の遊走性
については抑制効果が認められなかった。今後さらな
る解析を行い、炭素線へのTMZ併用の有用性について
明らかにする。
Fig. 1 Cell cycle distribution of CGNH-PM cells at
24 hours after irradiation.
a) b)
c)
Distance [m]
Fig. 2 Wound-healing assay of CGNH-PM cells at
24 hours after irradiation. a) control, b) carbon ion
irradiated, c) width of wound field.