Jak radioterapia protonowa może zabić raka w milisekundach
Nowe badania na myszach pokazują „po raz pierwszy”, że naukowcy mogą użyć protonów do podania radioterapii w ciągu milisekund, zabijając komórki rakowe, jednocześnie chroniąc zdrową tkankę.
Ponad połowa osób z rozpoznaniem raka otrzymuje radioterapię.
Promieniowanie uszkadza DNA komórek rakowych, spowalniając ich progresję lub je zabijając.
Jest to jednak powolny proces; promieniowanie nie niszczy komórek rakowych od razu - czasami potrzeba kilku tygodni leczenia, aby uszkodzić DNA komórek na tyle, aby je zabić.
Kolejnym powodem, dla którego radioterapia może trwać kilka tygodni, jest to, że terapia ma największe szanse powodzenia, gdy komórki rakowe rosną i dzielą się na nowe komórki.
Tak więc, rozłożenie leczenia na długi okres zwiększa prawdopodobieństwo, że promieniowanie dotrze do komórek rakowych, gdy są one w fazie wzrostu.
Wreszcie, podawanie promieniowania w małych, dziennych dawkach pomaga chronić zdrowe komórki, dając im więcej czasu na naprawę.
Jednak nowe badania sugerują, że może istnieć sposób na podawanie promieniowania z rekordową szybkością, jednocześnie chroniąc zdrową tkankę.
Innowacyjna technika nazywa się FLASH, czyli radioterapią o bardzo wysokiej dawce i według wcześniejszych badań wykorzystuje ona elektrony, aby zminimalizować uszkodzenia zdrowych tkanek, celując w guzy.
Co ważne, FLASH rzekomo osiąga te efekty w mniej niż sekundę, co może znacznie skrócić czas trwania sesji napromieniania.
Nowe badanie pokazuje, jak użycie promieniowania protonowego zamiast elektronów lub fotonów, wraz z innymi modyfikacjami technicznymi, może zmienić FLASH w potężne narzędzie, które może dostarczać promieniowanie w milisekundach.
Dr James M. Metz, dyrektor Roberts Proton Therapy Center i Chair of Radiation Oncology na University of Pennsylvania w Filadelfii, jest współautorem i autorem korespondencyjnym nowego badania, które pojawia się w International Journal of Radiation Oncology, Biology i Physics.
Testowanie terapii protonowej FLASH na raka
Jak wyjaśniają autorzy w swoim artykule, poprzednie badania sugerowały, że terapia FLASH zabija komórki rakowe, jednocześnie zachowując normalną tkankę w raku mózgu, płuc, jelit i skóry.
Ale czy istnieje próg mocy dawki w terapii FLASH? Czy naukowcy mogliby dostarczyć FLASH znacznie szybciej, zachowując jego działanie ochronne i skuteczność przeciwnowotworową?
Naukowcy twierdzą, że wcześniejsze badania na myszach wykazały, że zwiększenie szybkości promieniowania podczas radioterapii elektronowej może chronić przed osłabieniem funkcji poznawczych podczas napromieniania mózgu. A w innych mysich modelach - zwłóknienia płuc i zespołu napromieniowania żołądkowo-jelitowego - zwiększone promieniowanie elektronowe chronione zdrową tkankę.
Dlatego naukowcy stojący za obecnymi badaniami postawili hipotezę, że użycie protonów zamiast elektronów w terapii FLASH umożliwiłoby dostarczenie wyższej dawki promieniowania przy jednoczesnym zachowaniu jego ochronnego działania.
Ponadto terapia protonowa jest ogólnie uważana za bezpieczniejszą i bardziej skuteczną niż terapia elektronowa.
Udowodnienie wykonalności protonowej lampy błyskowej
Aby przetestować swoją hipotezę i „zrozumieć skutki biologiczne [FLASH] wiązek protonów”, naukowcy zaprojektowali i zbudowali aparat do radioterapii, który może dostarczać FLASH lub standardowe dawki promieniowania, „używając podwójnie rozproszonych protonów w geometrii zdefiniowanej […] CT . ”
Naukowcy wykorzystali „pojedynczą wiązkę ołówka” do stworzenia „systemu podwójnego rozproszenia”, omijając w ten sposób trudność, która powstrzymywała poprzednie zespoły badawcze przed stworzeniem niezbędnej dawki promieniowania lub wielkości pola.
Następnie zespół zastosował nowy aparat w mysim modelu raka trzustki i odkrył, że z powodzeniem celował w guzy boczne raka trzustki, jednocześnie zmniejszając uszkodzenia przewodu pokarmowego.
„Udało nam się opracować w laboratorium wyspecjalizowane systemy do generowania dawek FLASH, wykazać, że potrafimy kontrolować wiązkę protonów i przeprowadzić dużą liczbę eksperymentów, aby pomóc nam zrozumieć implikacje promieniowania FLASH, których po prostu nie moglibyśmy mieć wykonane w bardziej tradycyjnej konfiguracji badawczej ”- wyjaśnia dr Metz.
„To pierwszy raz, kiedy ktokolwiek opublikował wyniki, które pokazują wykonalność wykorzystania protonów - zamiast elektronów - do generowania dawek FLASH za pomocą akceleratora obecnie używanego w leczeniu klinicznym”.
Dr James M. Metz
Następnie naukowcy planują zaprojektować aparat, który będzie dostarczał ludziom w ten sposób FLASH.
