Kako protonska radioterapija može ubiti rak u milisekundama
Novo istraživanje na miševima pokazuje "po prvi puta" da znanstvenici mogu koristiti protone za primjenu terapije zračenjem u nekoliko milisekundi, ubijajući stanice raka, a istovremeno štiteći zdravo tkivo.
Preko polovice ljudi s dijagnozom raka prima terapiju zračenjem.
Zračenje oštećuje DNA stanica raka, usporavajući njihov napredak ili ih ubijajući.
Međutim, ovo je spor proces; zračenje ne uništava stanice raka odmah - ponekad su potrebni tjedni liječenja da bi se oštetila DNK stanica dovoljno da ih ubiju.
Daljnji razlog zašto liječenje zračenjem može potrajati nekoliko tjedana je taj što je terapija najvjerojatnije uspješna kada stanice karcinoma rastu i dijele se u nove stanice.
Dakle, širenje liječenja kroz dugo razdoblje povećava šanse da će zračenje ciljati stanice raka kada su u fazi rasta.
Konačno, davanje zračenja u malim dnevnim dozama pomaže u zaštiti zdravih stanica dajući im više vremena za popravak.
No, nova istraživanja sugeriraju da možda postoji način davanja zračenja rekordnom brzinom, a istovremeno štiti zdravo tkivo.
Inovativna tehnika naziva se FLASH, ili ultraterapija brzinom doze, a prema prethodnim istraživanjima koristi elektrone kako bi smanjila oštećenja zdravog tkiva dok ciljaju tumore.
Važno je da FLASH navodno postiže te učinke za manje od sekunde, što bi moglo eksponencijalno smanjiti trajanje zračenja.
Nova studija pokazuje kako korištenje protonskog zračenja umjesto elektrona ili fotona, zajedno s ostalim tehničkim prilagodbama, FLASH može pretvoriti u moćan alat koji zračenje može isporučiti u milisekundama.
Dr. James M. Metz, direktor Robertsovog centra za protonsku terapiju i predsjedavajući onkološkom radijacijom na Sveučilištu Pennsylvania u Philadelphiji, ko-je stariji i odgovarajući autor nove studije koja se pojavljuje u Međunarodni časopis za radijacijsku onkologiju, biologiju i fiziku.
Ispitivanje protonske FLASH terapije na karcinomu
Kao što autori objašnjavaju u svom radu, prethodna istraživanja sugeriraju da FLASH terapija ubija stanice raka uz očuvanje normalnog tkiva u raku mozga, pluća, crijeva i kože.
No postoji li prag brzine doze za FLASH terapiju? A bi li znanstvenici mogli mnogo brže isporučiti FLASH, a istovremeno sačuvali njegove zaštitne učinke i djelotvornost protiv raka?
Prethodne studije na miševima, kažu istraživači, pokazale su da povećanje brzine zračenja elektronskom radioterapijom može zaštititi od kognitivnog pada tijekom zračenja mozga. A u drugim modelima miševa - plućne fibroze i sindroma gastrointestinalnog zračenja - povećanje elektronskog zračenja štitilo je zdravo tkivo.
Znanstvenici koji stoje iza ove studije pretpostavili su da bi uporaba protona umjesto elektrona u FLASH terapiji omogućila davanje veće doze zračenja, zadržavajući njegove zaštitne učinke.
Nadalje, protonska se terapija općenito smatra sigurnijom i učinkovitijom od elektronske.
Dokazivanje izvedivosti protonskog FLASH-a
Da bi testirali svoju hipotezu i „da bi razumjeli biološke učinke protonskih zraka [FLASH]“, istraživači su dizajnirali i izgradili aparat za radioterapiju koji bi mogao isporučiti FLASH ili standardne brzine doze zračenja “koristeći dvostruko raspršene protone u […] CT definiranoj geometriji . "
Istraživači su koristili "jednostruku olovku" kako bi stvorili "sustav dvostrukog raspršivanja", zaobilazeći tako poteškoću koja je zaustavila prethodne istraživačke timove u stvaranju potrebne doze zračenja ili veličine polja.
Zatim je tim primijenio novi aparat na mišjem modelu raka gušterače i otkrio da je uspješno ciljao bočne tumore raka gušterače, istovremeno smanjujući oštećenje probavnog sustava.
„U istraživačkoj smo sobi uspjeli razviti specijalizirane sustave za generiranje doza FLASH-a, pokazati kako možemo kontrolirati protonsku zraku i izvesti velik broj eksperimenata koji će nam pomoći da shvatimo implikacije FLASH zračenja koje jednostavno nismo mogli imati obavljeno s tradicionalnijim postavkama istraživanja “, objašnjava dr. Metz.
"Ovo je prvi put da je netko objavio nalaze koji pokazuju izvedivost upotrebe protona - umjesto elektrona - za stvaranje FLASH doza pomoću akceleratora koji se trenutno koristi za kliničko liječenje."
Dr. James M. Metz
Dalje, istraživači planiraju dizajnirati uređaj koji bi FLASH na ovaj način donosio ljudima.
