Jak může protonová radioterapie zabíjet rakovinu během milisekund
Nový výzkum na myších „poprvé“ ukazuje, že vědci mohou pomocí protonů podávat radiační terapii během několika milisekund, zabíjet rakovinné buňky a chránit zdravé tkáně.
Více než polovina lidí s diagnózou rakoviny dostává radiační terapii.
Radiace poškozuje DNA rakovinných buněk, buď zpomaluje jejich postup nebo je zabíjí.
Jedná se však o pomalý proces; záření nezničí rakovinné buňky hned - někdy trvá týdny léčby, než dojde k poškození DNA buněk natolik, aby je zabil.
Dalším důvodem, proč může radiační léčba trvat několik týdnů, je to, že terapie s největší pravděpodobností uspěje, když rakovinné buňky rostou a dělí se na nové buňky.
Rozložení léčby na dlouhé období tedy zvyšuje pravděpodobnost, že se záření zaměří na rakovinné buňky, když jsou v rostoucí fázi.
Nakonec podávání radiace v malých denních dávkách pomáhá chránit zdravé buňky tím, že jim poskytuje více času na opravu.
Nový výzkum však naznačuje, že může existovat způsob, jak podávat záření rekordní rychlostí a současně chránit zdravou tkáň.
Inovativní technika se nazývá FLASH neboli radioterapie s velmi vysokou dávkou a podle předchozího výzkumu využívá elektrony k minimalizaci poškození zdravé tkáně při cílení na nádory.
Důležité je, že FLASH údajně dosahuje těchto efektů za méně než sekundu, což by mohlo exponenciálně zkrátit dobu trvání radiačních relací.
Nová studie ukazuje, jak použití protonového záření místo elektronů nebo fotonů spolu s dalšími technickými úpravami může z FLASH udělat silný nástroj, který dokáže dodávat záření v milisekundách.
Dr. James M. Metz, ředitel Roberts Proton Therapy Center a předseda radiační onkologie na Pensylvánské univerzitě ve Filadelfii, je spoluautorem a odpovídajícím autorem nové studie, která se objevuje v International Journal of Radiation Oncology, Biology, and Physics.
Testování protonové FLASH terapie na rakovinu
Jak autoři vysvětlují ve své práci, předchozí výzkum naznačil, že léčba FLASH zabíjí rakovinné buňky při zachování normální tkáně v rakovině mozku, plic, střev a kůže.
Existuje ale prahová dávka pro terapii FLASH? A mohli by vědci dodat FLASH mnohem rychleji při zachování jeho ochranných účinků a protirakovinné účinnosti?
Předchozí studie na myších, tvrdí vědci, ukázaly, že zvýšení rychlosti záření elektronové radioterapie může chránit před kognitivním poklesem během ozařování mozku. A v dalších myších modelech - plicní fibrózy a syndromu gastrointestinálního záření - zvyšující zdravé elektronové záření chránilo zdravé tkáně.
Vědci, kteří stojí za touto studií, předpokládali, že použití protonů místo elektronů v terapii FLASH by umožnilo dodávat vyšší dávku záření při zachování jeho ochranných účinků.
Kromě toho je protonová terapie obecně považována za bezpečnější a účinnější než elektronová terapie.
Prokázání proveditelnosti protonového FLASH
Aby otestovali svou hypotézu a „porozuměli biologickým účinkům [FLASH] protonových paprsků“, vědci navrhli a postavili radioterapeutický přístroj, který by mohl dodávat FLASH nebo standardní dávky dávky záření „pomocí dvojitě rozptýlených protonů v […] CT definované geometrii . “
Vědci použili „jediný paprsek tužky“ k vytvoření „systému dvojitého rozptylu“, čímž obcházeli obtíže, které předchozí výzkumné týmy zastavily ve vytváření potřebné dávky záření nebo velikosti pole.
Poté tým aplikoval nový aparát na myší model rakoviny pankreatu a zjistil, že se úspěšně zaměřil na tumory boku pankreatu a současně snižoval gastrointestinální poškození.
"Byli jsme schopni vyvinout specializované systémy ve výzkumné místnosti pro generování dávek FLASH, demonstrovat, že dokážeme ovládat protonový paprsek, a provádět velké množství experimentů, které nám pomohou pochopit důsledky FLASH záření, které jsme prostě nemohli mít provádí se pomocí tradičnějšího výzkumu, “vysvětluje Dr. Metz.
"Je to poprvé, co někdo publikoval nálezy, které ukazují proveditelnost použití protonů - spíše než elektronů - ke generování dávek FLASH pomocí urychlovače, který se v současné době používá pro klinické léčby."
Dr. James M. Metz
Vědci dále plánují navrhnout přístroj, který by lidem dodával FLASH tímto způsobem.
