粒子制御の改善によりガン治療を促進

February, 9, 2026, Lausanne--EPFLとCSEMのスピンオフであるProtonicaは、陽子線治療という非常に精密なガン治療法をより迅速かつ効果的、そして最終的には安価にすることを目指した新しい画像診断と検出技術を開発した。

陽子線治療は、X線の代わりに陽子線を用いる放射線療法の一形態で、周囲の健康な組織を犠牲にしつつ、体内深部の腫瘍をサブミリメートルの精度で標的にするため、副作用が少なく、二次ガンのリスクを減らす。この技術は飛躍的に進歩しており、特に小児ガンや敏感な臓器に近い腫瘍との闘いに効果的であることが知られている。しかし、初期費用の高騰、複雑な機器、専門知識の不足、限られた保険の適用状況により、陽子線治療はまだ広く普及していない。例えばスイスでは、Paul Scherrer Institute(PSI)が現在この種の治療を提供している唯一の機関であり、毎年治療を行うのはごくわずかである。

ここで、EPFLの超高速顕微鏡・電子散乱研究所(LUMES)とCSEMから派生したProtonicaが、変化をもたらすことを期待している。同社は速度と精度の新たな基準を打ち立てるビーム制御システムを開発しており、この治療オプションを無数の患者に届ける可能性を秘めている。また、腫瘍を超高線量放射線で照射する新しい治療プロトコル「FLASH」を活用し、自社のシステムを不可欠なものにしようとしている。

電流検出器は高い空間的・時間的分解能と高い感度を両立させるのに苦労しており、ビーム性能を制限している。われわれの技術は両方の面で基準を引き上げている。また、放射線で検出器が損傷した際に簡単に交換できるよう設計されており、ダウンタイムを短縮し運用コストを抑えている(Benoit Truc, co-founder of Protonica)。

高度なビームプロファイリングはリアルタイム検証をサポート

現在の陽子線治療プロトコルでは、荷電粒子がガン組織に照射され、腫瘍のある場所で最大エネルギーを放出する。それらを送達するビームは非常に狭く、腫瘍の上を点ごとに層ごとに横切っている。粒子加速器は、生成する粒子の大きさに反比例し、光速の最大60%で高速を移動する高エネルギー陽子を生成する。磁石はこのビームを真空パイプを通じて治療室へ誘導する。2つの並列監視システムが安全性と有効性の両方を確保している。一方はビーム自体を診断し、加速器の状態と性能を常に確認し、もう一方は放射線量を制御・微調整し、患者に到達する。

プロトニカの機器はこれら両方の過程を対象とし、ビームの位置、形状、強度を特殊なグリッドに通して測定可能な特性に分解して決定する。「現在の検出器は、高い空間的・時間的解像度と高い感度を両立できず、ビーム性能を制限している」と、Veronica Leccese、Michele Caldaraと共にProtonicaを共同設立したBenoit Trucは話している。「われわれの技術は両面で基準を引き上げる。また、放射線で検出器が損傷した際に簡単に交換できるよう設計されており、稼働停止時間を短縮し、運用コストを抑えている。」

このシンチレーティング樹脂ベースのシステムは、すでにPSIとイタリアの国立腫瘍ハドロン療法センタ(CNAO)で試験されている。極めて細かいチャネルに微細構造化されており、陽子が通過するたびに微細な閃光を放つ。専用の電子機器とアルゴリズムが、これらの信号をビーム形状や位置などの利用可能なデータに、かつてない高速かつ精度で変換する。「そのマイクロメトリック構造のおかげで、この検出器は既存技術の3倍から10倍の空間分解能を持っている。また、4万倍から1万倍の監視速度で、1秒間に最大4,000件の測定を記録できる」(Truc)。

FLASH技術の恩恵を享受

スイスの複数の病院や研究センタの科学者たちは現在、電子を用いた表面ガン治療に効果があることが証明されているFLASHを試験している。長期的には、非常に高線量の放射線を一度に照射するこの技術は、人体深部にある腫瘍の陽子線治療を支援し、治療時間を数週間から1回から5回に短縮し、患者と臨床医の双方にとってより効率的かつ便利なプロセスを実現する可能性がある。
PSIとCNAOは現在、このアプローチが臨床治療となる前に、身体的、生物学的、技術的側面を調査している。臨床治療は患者の快適さを向上させるだけでなく、治療センタの効率も向上させる可能性がある。プロトニカのリアルタイム検知システムは、このセットアップの重要な要素となる可能性がある。Benoît Trucによれば、「FLASH療法により、ビームの強度、形状、方向を迅速に評価する能力がさらに重要になっている。」

メリットはそれだけにとどまらず、Protonicaの技術はマイクロコントローラを基盤とした革新的な電子機器でも際立っており、統合の複雑さとコストを大幅に削減しつつ、高い信頼性と性能を維持している。「電子システムは複雑で多層的で高価な傾向がある。マイコンを使用することで、このアーキテクチャは性能を犠牲にすることなく効率化される。これらコンポーネントはドローンから家庭用電化器まであらゆるものに搭載されている。しかし、この種の装置で使われるのはこれが初めてである。ワークフローを簡素化することで、世界中の患者に粒子療法を真に利用しやすくする手助けができる」とTrucは話している。

このスタートアップは、複数の博士課程プロジェクトで基盤を築き、機械工場の専門知識に支えられており、すでに注目を集めている。EPFLのInnosuisse助成金として約40万スイスフランを獲得し、EPFLのInnograntプログラムで初年度を終えたばかりにもかかわらず、総公的資金はCHF 1,000,000を超えた。また、CSEMのACCELERATEプログラムにも選ばれており、毎年約5件のプロジェクトを選出している。