Published March 2023 | Version v1
Journal article

Auger electrons and radiation therapy

  • 1. Kyoto University, Institute for Advanced Study, Institute for Integrated Cell-Material Sciences, Quantum Nano Medicine Research Center, Kyoto (Japan)

Description

Recent development in radiation therapy led to the generation of a variety of quantum beams that are showing promise for cancer therapy. Conventional radiation therapy uses X-rays, while more recent therapies use protons and heavy atoms such as carbon ions. Neutrons are used in boron neutron capture therapy. Decay of radioactive species generates α-rays, β-rays, or Auger electrons, These quantum beams have the ability to cause DNA damage including double-strand breaks which induce cancer cell apoptosis. At Kyoto University, we have developed a new method to generate the Auger electrons inside human cancer cells. Our approach uses nanoparticles that are efficiently taken up and localized just outside of cell nucleus. This places high Z atoms close to DNA. We developed two types of high Z atom-containing nanoparticles; one containing gadolinium and the other containing iodine. We used these nanoparticles to distribute gadolinium or iodine throughout tumor spheroids, three-dimensional mass of cancer cells. Tumor spheroids containing gadolinium or iodine were then irradiated with synchrotron generated monochromatic X-rays. This caused generation of DNA double strand breaks, apoptosis induction and disruption of tumor spheroids. Interestingly, we noted that an optimum energy level of the monochromatic X-ray is needed to cause maximum effect. (author)

Availability note (English)

Available from http://rbrc.kenkyuukai.jp/images/sys/information/20230603115554-612E4578962B3CFB09142CF5DB3966AE8CF40AA7CE2A2AF1284D852DDDBDF5F6.pdf

Abstract (Japanese)

近年の放射線治療の進展により様々な量子ビーム(量子線)が開発されてきている。X線のほかに陽子線、重粒子線、中性子線、また放射性核種の崩壊によって生じるアルファー線、ベータ線、オ ージェ電子などを挙げることができる。こうした量子ビームはDNAの切断を起こし、がん細胞の殺傷効果を引き起こす。特にオージェ電子は局所的な効果を引き起こす点で他の量子線より優れている。私達は京都大学で、がん細胞の中でオージェ電子を発生させる方法を開発した。そのためにガドリニウムやヨウ素を担持するナノ粒子を作成し、ナノ粒子が効率よく細胞に取り込まれることを利用してガドリニウムやヨウ素を細胞核の近傍に高濃度で局在させることに成功した。またこうしたナノ粒子はがん細胞のかたまりであるがんスフェロイドに万遍なく取り込ませることができる。こうしてできたガドリニウムやヨウ素を含むがんスフェロイドに単色X線を照射するとDNAの二重鎖切断、アポトーシス、そしてスフェロイドの破壊を引き起こすことができる。興味深いことにこうした効果を起こすには単色X線が最適なエネルギーを持っていないといけないことがわかった。これらの知見をもとにがんの新規オージェ治療を考えることができる。(著者)

Additional details

Additional titles

Original title (Japanese)
オージェ電子と放射線治療

Publishing Information

Journal Title
Hoshasen Seibutsu Kenkyu (Online)
Journal Volume
58
Journal Issue
1
Series
雑誌名:放射線生物研究
Journal Page Range
p. 69-79
ISSN
2186-9766

Optional Information

Notes
18 refs., 11 figs.