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放医研で行われてきた重粒子線がん治療の成功例から、なぜ重粒子線が他の放射線による治療に比べて有効か等を生物学的に解明し、さらに有効な放射線治療法を提案すべく研究に取り組んでいます。研究には副作用を減らすための研究、例えば、放射線の正常組織への影響とがん組織への影響の違いを知るための基礎研究が含まれています。がん組織では細胞が低酸素状態になっている場合も多く、低酸素がんが放射線照射前後でどのような振る舞いをするかに関して、個体レベル、細胞レベルでの研究を進めています。
また、放射線と薬剤等の併用療法についての研究にも注力しています。新しい薬剤とエックス線、重粒子線との併用で、より良い治療効果が得られるかどうかを、細胞、動物の両方を用いて検証し、放射線がん治療の効果を増強する放射線増感剤、正常細胞への害を少なくする放射線防護剤の研究が進行しています。
こうした研究を推進するためには、分子レベルでの基礎生物研究が必須となります。粒子線生物研究グループでは、放射線によって誘導されるDNA二重鎖切断修復に関連する遺伝子・蛋白の研究を進める一方、放医研で開発された遺伝子発現解析ツールであるHiCEPを用いて、重粒子線治療の効果に関連する新しい遺伝子の探索にも挑戦し、将来の臨床応用を目指しています。