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発表・掲載日:2016/08/01

がん治療用のラジウム-223の放射能標準を供給開始

-放射性医薬品のより安全な利用に貢献-

ポイント

  • がん治療用の放射性核種ラジウム-223の放射能標準を開発
  • 産総研で開発した放射能計算手法を用いてラジウム-223の校正方法を確立
  • 放射性医薬品のより安全な利用への貢献に期待


概要

 国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 中鉢 良治】(以下「産総研」という)分析計測標準研究部門【研究部門長 野中 秀彦】 放射能中性子標準研究グループ 佐藤 泰 主任研究員は、公益社団法人 日本アイソトープ協会【会長 有馬 朗人】(以下「アイソトープ協会」という)と協力し、がん治療用の放射性核種の一つであるラジウム-223放射能標準を開発した。

 ラジウム-223はアルファ線(α線)を放出し、骨に転移したがんに対する新しい放射性医薬品として期待されている。しかし、ラジウム-223は連鎖崩壊により、ラジウム-223の他に7つの放射性核種が共存し、それぞれが様々なエネルギーのα線やベータ線(β線)を放出するため、通常の方法ではラジウム-223の放射能を校正することは困難であった。そこで今回、基準となる放射線源の校正方法を高度化し、ラジウム-223の放射能を校正する方法を確立した。

 この技術により、日本の国家計量標準機関である産総研で校正されたラジウム-223を用いて、病院などで用いられている放射性医薬品の放射能を測定する装置の正確さがより高い精度で検証できるようになり、放射性医薬品のより安全な利用への貢献が期待される。

 なお、産総研ではこの技術に基づき、2016年8月1日よりラジウム-223の校正を開始する。

放射性医薬品ラジウム-223の放射能の校正方法の図
放射性医薬品ラジウム-223の放射能の校正方法


開発の社会的背景

 健康長寿社会の実現には、国民病であるがんの治療成績の向上が重要であり、がんの治療方法の一つである放射線療法には、過剰な被曝や過小照射のないことや、安全に管理されていることが必要とされている。近年では、放射線療法のひとつである放射性医薬品によるがん治療が効果的な治療法として注目されているが、この方法は、患者への負担が比較的軽いと考えられている。

 α線を放出する放射性核種のラジウム-223は、カルシウムと化学的な挙動が似ていることや、α線の組織内での飛距離が短いことから、カルシウムの取り込みが高い骨に転移したがんを、局所的に治療できる放射性医薬品と考えられている。ラジウム-223は水溶液の状態で静脈に投与され、血流によってがんに到達するが、半減期が約11日と短いので速やかに減衰するという利点がある。

 ラジウム-223は海外では2013年から、また国内でも初のα線を放出する放射性医薬品として2016年6月から販売されている。現在、投与を適切に管理するため、投与前には、ラジウム-223の放射能が投与すべき量と一致しているかを病院内の放射能測定装置で確認しているが、国家標準である産総研のラジウム-223を基準として、より高い精度で国内の放射能測定装置を管理できるようになることが望まれていた。

研究の経緯

 産総研は、世界トップレベルの放射能の高精度測定技術をもちいて日本の国家計量標準機関として、様々な放射性核種の放射能測定の基準となる放射能標準を供給してきた。

 今回、ラジウム-223が国内で放射性医薬品として利用されることを受け、より安全にラジウム-223を利用するためにラジウム-223の放射能標準を確立することとした。放射能標準の確立にあたり、日本アイソトープ協会の協力を受け、同一の線源に対し産総研と日本アイソトープ協会がそれぞれ独立して放射能測定を行い、測定値の検証を行った。これに加え、Bayer Pharma AG社(日本法人はバイエル薬品株式会社)が、世界各国の標準機関に依頼して得たラジウム-223の放射能の測定値に対しての検証も行った。

研究の内容

 放射性核種が一つの場合には絶対測定法で放射能を測定できる。しかしラジウム-223は、崩壊の連鎖により7つの放射性核種が生成されて共存しており、それぞれが様々なエネルギーのα線やβ線を放出するために、絶対測定法は適用できない。そこで今回、基準となる線源(標準線源)を校正する技術を高度化するとともに、標準線源とラジウム-223それぞれの同じ装置による測定値から、ラジウム-223の放射能を校正する手法を確立した。

 開発した方法は、まずβ線を放出するトリチウムと、α線を放出するアメリシウム-241の二つの標準線源を校正する。トリチウムの放射能はTDCR法により、またアメリシウム-241の放射能は4πα-γ同時測定法により絶対測定する。TDCR法では、放射線を光に変換して測定を行うが、従来は変換に関するパラメータについて測定者が経験的にいくつかの類推した値を用いて放射能を計算して確からしい値を決めてきた。今回開発した方法では、そのような経験的な手法ではなく、実験で得た計数値と理論計算による計数値の差異が最も小さくなるように、繰り返し計算を行って、変換に関するパラメータの値を求め、放射線から光への変換効率を得る。この変換効率を用いて、β崩壊する核種の放射能を計算する方法を世界に先駆けて校正方法として導入した。

 続いて、上述の方法などで校正された二つの標準線源を用いて、ラジウム-223の放射能測定に用いる液体シンチレーションカウンター検出効率を評価する。二つの標準線源それぞれの測定より得られる検出効率と計算から、ラジウム-223やその子孫核種に対する検出効率を導いた。そしてこの検出効率とラジウム-223とその子孫核種の共存溶液の測定値から、ラジウム-223の放射能を算出し、この放射能を校正値とする方法を確立した。

 今回、Bayer Pharma AG社からラジウム-223放射線源の提供を受けた。Bayer Pharma AG社では、世界各国の標準機関にラジウム-223の放射能の測定を依頼しており、それらの結果は、産総研、日本アイソトープ協会の測定結果とよく一致していた。

 このような方法で校正した子孫核種と共存したラジウム-223放射線源を基準にして、病院間の相互比較を行うことで、病院などの測定現場において、ラジウム-223のより高い精度での測定が可能になるなど、ラジウム-223をより安心して使用できる基盤が整った(図1)。

放射性医薬品ラジウム-223の安全性の確保の図
図1 放射性医薬品ラジウム-223の安全性の確保

今後の予定

 今回、トリチウムやアメリシウム-241の標準線源を用いてラジウム-223の放射能を校正する方法を実用化したが、今後は、ラジウム-223を標準線源として校正事業者の放射能測定装置を校正できるように開発を進める。また、近年では放射性医薬品として、アスタチン-211、ビスマス-212、ビスマス-213、アクチニウム-225、テルビウム-149などの新たな放射性医薬品の開発も進んでおり、こうした各放射性核種に適した校正方法についても開発していく予定である。



用語の説明

◆放射性核種
放射線を放出する原子核。これから放出される放射線は、透視による非破壊検査、臓器摘出によらないがん治療、医療用具や血清、化粧品、医薬品原料などの滅菌、ジャガイモの発芽防止、タイヤなどの耐久力向上などに利用されている。[参照元へ戻る]
◆ラジウム-223
放射性核種の一つ。ラジウムには重さの異なるものが複数種あり、223は重さを表す。重さは統一原子質量定数の何倍になっているかで表現され、統一原子質量定数は炭素-12原子核1個の質量の12分の1と定義されている。これは約1.66×10-27 kgに相当する。ラジウム-223の放射能を校正する場合、子孫核種の放射能は含めないことになっている。これは、子孫核種それぞれの放射能とラジウム-223の放射能の比が一定になった状態で、ラジウム-223が用いられることによる。[参照元へ戻る]
◆放射能
二つの意味で用いられる。一つ目は、放射線を出す能力のこと。もう一つは、1秒あたりの崩壊する原子核の数。単位はベクレル(Bq)。[参照元へ戻る]
◆アルファ線(α線)
α線とはヘリウム-4原子核のこと。ヘリウム-4原子核は非常に安定な原子核なので、ヘリウム-4原子核の形で元の原子核から放出される。ヘリウム-4原子核の周りに二個の電子が捕獲されるとヘリウム-4原子になるが、これは、飛行船に充填されるヘリウムガスと同じものである。[参照元へ戻る]
◆放射性医薬品
放射線を放出する物質を有効成分とする医薬品のこと。主に、病気を治療する治療用医薬品と、画像診断など病気発見のために使用する診断用医薬品がある。[参照元へ戻る]
◆ベータ線(β線)
β線とは電子のこと。この電子は、原子を構成する電子や、電線の中を流れる電子と同じものである。[参照元へ戻る]
◆放射線源
放射線を放出する原子核が含まれている物質であり、放射線を利用しやすいように、固体の形でカプセルに密封されている場合や、液体でアンプルやビンに封入されている場合がある。液体をアンプルやビンから取り出し、様々な状態にして使用する場合もある。[参照元へ戻る]
◆放射線療法
放射線により治療を行う方法。放射線発生装置や放射線源を用いて、体の外から放射線を患部に照射する方法、小さな線源を一定時間体内に入れて、患部に放射線を照射する方法、半減期の比較的短い小さな線源を患部に永久に埋め込む方法、半減期の比較的短い放射性医薬品を体内に投与する方法、患部に集まる性質と放射線と反応する性質をもつ薬剤を体内にあらかじめ投与し、体の外から放射線を患部に照射する方法がある。[参照元へ戻る]
◆絶対測定
放射能の絶対測定とは、標準線源を用いないで、放射能を測定する方法である。標準線源を校正する方法という側面ももつ。一方、一般的な放射能測定装置は、標準線源により校正されている。[参照元へ戻る]
◆標準線源
放射線源のうち、放射能の値が校正されているもの。放射能測定の基準となる。[参照元へ戻る]
◆トリチウム
水素のうち、質量が統一原子質量定数の3倍であるもの。β崩壊する。自然界で最も多い水素原子核の質量は統一原子質量定数の1倍である。[参照元へ戻る]
◆アメリシウム-241
アメリシウムは、ニホニウムと同様、自然界に存在せず、人工的に生成された元素である。アメリカ大陸にちなんでアメリシウムと名付けられた。アメリシウムのうち、質量が統一原子質量定数の241倍であるものがアメリシウム-241である。α線を放出する放射線源として良く用いられる。[参照元へ戻る]
◆TDCR法
Triple to Double Coincidence Ratio法のこと。β崩壊する放射性核種の放射能絶対値を測定するために用いられる方法であり、液体シンチレーターと呼ばれる、放射線を光に変換する液体状の物質と放射性核種を含む溶液を混合した線源から発生する光を3つの光検出器で検出し、3つの光検出器で同時に光を検出した場合の計数と2つの光検出器で同時に光を検出した場合の計数の比を指標として、線源の放射能を絶対測定する。[参照元へ戻る]
◆4πα-γ同時測定法
主にα崩壊に際しγ線(高いエネルギーを持つ光)を放出する放射性核種の放射能を測定するために用いられる方法であり、α線検出器の計数とγ線検出器の計数、α線検出器とγ線検出器による同時計数を用いて、線源の放射能を絶対測定する方法である。[参照元へ戻る]
◆液体シンチレーションカウンター
放射性核種から放出されるα線やβ線などの粒子を計数する装置。液体シンチレーターと呼ばれる、放射線を光に変換する液体状の物質と放射性核種を含む溶液を混合して、これより放出される光の数を計数する。通常2つの検出器を用い、同時に2つの検出器が光を検出した時に、光が検出されたとする。これにより、光検出器固有のノイズによる計数を大幅に減らすことができ、より精度が高い放射線の測定を行うことができる。放射能を測定するためには、基準となる標準線源が必要である。[参照元へ戻る]
◆検出効率
本文では、原子核が崩壊して放射線が発生する事象の数と、液体シンチレーションカウンターで得られる計数との比を指す。[参照元へ戻る]
◆子孫核種
原子核の崩壊により生成される新たな原子核。これが放射性である場合、また新たな子孫核種が生成される。子孫核種の存在割合は、もとの核種の半減期と子孫核種の半減期により、一定の値に収斂する。したがって、もとの核種と子孫核種の放射線を一緒に測定した場合、半減期による存在割合と検出効率を用いて、もとの核種の放射能を求めることができる。[参照元へ戻る]



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