ホウ素中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy、以下BNCT)はX線よりエネルギーが高く、陽子線や重粒子線療法以上に、標的選択性が高い治療法として、注目されている。従来、BNCTに必要な中性子の発生源として原子炉を必要としていたため、郊外の原子炉まで患者を運ぶ手間がかかるほか、原子炉の安全な運用など様々な制約があった。今回、がん研究センターは中央病院内に中性子発生源として加速器を設置し、院内でBNCT治療を可能にした。来年度以降の治験開始を目指して、準備を進めている。


国立がん研究センター中央病院放射線治療科長の伊丹純氏

 2016年3月、国立がん研究センターは、同中央病院に設置したBNCT(Boron NeutronCapture Therapy、ホウ素中性子捕捉療法)システムをメディア向けに公開した。このシステムは世界初の病院内設置型で、同年3月1日に原子力安全技術センターの施設検査に合格した。

 BNCTは放射線療法の1つで、強度ではIMRT(Intensity Modulated Radio Therapy、強度変調放射線治療)で用いるX線の10〜20倍で、DNAの二重鎖を切断できる。しかも、その効果を標的とするがん細胞に限局できる。あらかじめ、標的となるがん細胞にホウ素を取り込ませておき、そのホウ素に向けて中性子線を当てる。中性子を含んだホウ素はアルファ粒子(ヘリウム原子核)とリチウム原子核に分裂する。両原子核は数ミクロン飛翔した後、高エネルギーを放出しながら崩壊するため、標的とした細胞以外に障害を与えないというメリットがある(図1)。

図1● BNCTによるがん組織中のがん細胞の選択的照射

 水素原子核を照射する陽子線治療や炭素原子核を照射する重粒子線治療は、原子核がエネルギーを放出するタイミングを制御できるため標的とする細胞がある深度まで影響を抑えることができる。BNCTは、これに加えて細胞選択的に効果を発揮できるのだ。

原子炉を使用せずに中性子を取り出す

 さて、中央病院のBNCTシステムが、世界初の病院内設置型であると紹介した理由だが、中性子の取り出しに原子炉を使用しない点が挙げられる。従来、BNCTの研究は、京都大学の京大炉(KUR)や日本原子力研究開発機構(旧・日本原子力研究所)の研究炉(JRR-4)など、原子炉が不可欠だった。原子炉の運用には一定の完全対策が必要であるなど、病院内への設置は現実的ではない。

 そこで、小型化が可能、核燃料を使用しない、放射線を瞬時に止められる中性子供給装置の開発が進められた。今回のシステムは、加速器を中性子源に用いたもので、放射性物質を使用しない。

 この加速器の仕組みは、次の通り(図2)。まず水素ガスをプラズマ化して、水素原子核(陽子)と電子に分離する。そこから陽子を取り出し、リチウムに衝突させる。するとリチウムはベリリウムに変化して中性子を放出する。この中性子をBNCTに利用するのだ。

図2● 中央病院のBNCT用加速器の模式図

 中性子の発生源が低速の陽子とリチウムの反応であるため、発生する中性子のスピードが遅く(エネルギーが小さく)、BNCTに用いるスピードまで減速させることが容易である。

 半面、リチウムは融点が180℃と低いため、この加速器の運用中はリチウムを冷却する強力な装置が必要になる。また、リチウムから変化したベリリウムは放射性を持つため、除去する仕組みも必要になる。

 病院内に設置するBNCTはベッドに寝かせた患者に対して垂直に中性子を照射できる方が望ましい。従来の原子炉型のBNCTでは発生する中性子のエネルギー(スピード)が高く、中性子からエネルギーを奪うための減速材が大がかりなものになっていた。そのため、ベッドの上につり上げて垂直に中性子を照射することができなかった。

 しかし、今回のBNCT用加速機は、前述の通り、放射する中性子のエネルギーが小さいため減速材を小型軽量に抑えられるため、冷却装置やベリリウムを除去する装置を組み込んでも、ベッドの上につり下げることが可能になった。

 ちなみに、放射性のベリリウムは、反応しなかったリチウムとともに水で洗浄して水酸化物として基材から除去する。その後、基材にリチウムを蒸着して再生する。

PETでターゲット集積を確認しBNCTの適応を検討する

 国立がん研究センター中央病院放射線治療科長の伊丹純氏は、病院内で安全に中性子線を利用できることになり、BNCTの効果検証スピードが大きく向上することを期待している。

 「現在はがん細胞に強く集積する性質を持つアミノ酸、フェニルアラニンにホウ素を結合させた分子を中性子照射のターゲットに用いている。この分子にさらに陽電子を放出する放射性のフッ素を結合させ、PET(positronemission tomography)検査装置で集積度を確認し、正常細胞に比べて2.5倍以上の集積度があれば、適応と判断できる」

 今後は、治験計画書を作成し、年内に治験届けの提出。2017年3月からの治験開始を目指している。

 これまで、中性子発生源として必要な原子炉が普及の制約となっていたBNCTは、患者がいる病院内に設置した小型の加速器から安全に中性子を取り出せるようになったため、実用化に向けて一気に加速することになりそうだ。