腫瘍細胞に対するアルファエミッターRA-223の放射線生物学的効果

ターゲットを絞ったアルファ療法は、進行癌の治療のための新たな革新的なアプローチであり、ターゲティング剤が腫瘍や転移に直接放射性核種を送達します。α放射の生物学的効果はまだ完全には理解されていません - 一部は十分に正確な研究方法がないためです。α粒子の範囲は<100μmであるため、標準的なin vitroアッセイはα放射特異的放射効果を過小評価する可能性があります。このレポートでは、α放射誘発DNA病変、DNA修復、およびDNA損傷に対する細胞反応に焦点を当てています。ここでは、RA-223を使用して、トランスウェルシステムのさまざまな腫瘍細胞にα粒子を供給しました。クローン原性生存、細胞周期分布、彗星アッセイ、DNA損傷の病巣分析、モンテカルロシミュレーションによる吸収用量を計算した生物学的エンドポイントにより、いくつかの腫瘍細胞株に対するα放射の時間と用量依存の生物学的効果を評価しました。。さまざまな腫瘍細胞株におけるRA-223の放射線生物学的効果は、α-放射線媒介効果を評価するために設計された新規in vitroアッセイを使用して評価されました。α放射は、腫瘍細胞での時間的および用量依存的に53bp1病巣の形成によって検出されるように、DNA二本鎖切断（DSB）のレベルの増加を誘導しました。α放射への異なる腫瘍細胞の短期曝露（1-8時間）は、G2/M相の細胞の数を2倍にし、細胞の生存率を11-20％に減らし、尾強度で測定されたDNA断片化の増加に十分でした（1.4から3.9）用量依存的に。RA-223放射のα粒子成分は、DNA DSB、細胞周期停止、ミクロヌクレイ形成などのRA-223放射線誘発生物学的効果のほとんどを引き起こし、最終的に細胞死につながりました。異なる腫瘍細胞へのα放射のさまざまな効果は、腫瘍細胞がα放射によって引き起こされる損傷に対する多様な感受性を示すことを示しました。これらの違いが遺伝的変化によって引き起こされ、DNA損傷修復阻害剤の使用によって感度を調整できる場合、さらなる調査のための広い分野のままです。

Targeted alpha therapy is an emerging innovative approach for the treatment of advanced cancers, in which targeting agents deliver radionuclides directly to tumors and metastases. The biological effects of α-radiation are still not fully understood - partly due to the lack of sufficiently accurate research methods. The range of α-particles is <100 μm, and therefore, standard in vitro assays may underestimate α-radiation-specific radiation effects. In this report we focus on α-radiation-induced DNA lesions, DNA repair as well as cellular responses to DNA damage. Herein, we used Ra-223 to deliver α-particles to various tumor cells in a Transwell system. We evaluated the time and dose-dependent biological effects of α-radiation on several tumor cell lines by biological endpoints such as clonogenic survival, cell cycle distribution, comet assay, foci analysis for DNA damage, and calculated the absorbed dose by Monte-Carlo simulations. The radiobiological effects of Ra-223 in various tumor cell lines were evaluated using a novel in vitro assay designed to assess α-radiation-mediated effects. The α-radiation induced increasing levels of DNA double-strand breaks (DSBs) as detected by the formation of 53BP1 foci in a time- and dose-dependent manner in tumor cells. Short-term exposure (1-8 h) of different tumor cells to α-radiation was sufficient to double the number of cells in G2/M phase, reduced cell survival to 11-20% and also increased DNA fragmentation measured by tail intensity (from 1.4 to 3.9) dose-dependently. The α-particle component of Ra-223 radiation caused most of the Ra-223 radiation-induced biological effects such as DNA DSBs, cell cycle arrest and micronuclei formation, leading ultimately to cell death. The variable effects of α-radiation onto the different tumor cells demonstrated that tumor cells show diverse sensitivity towards damage caused by α-radiation. If these differences are caused by genetic alterations and if the sensitivity could be modulated by the use of DNA damage repair inhibitors remains a wide field for further investigations.