Как протонната лъчетерапия може да убие рака за милисекунди
Ново изследване върху мишки показва „за първи път“, че учените могат да използват протони за администриране на лъчева терапия за броени милисекунди, убивайки раковите клетки, като същевременно защитават здравата тъкан.
Над половината от хората с диагноза рак получават лъчетерапия.
Радиацията уврежда ДНК на раковите клетки, или забавя прогресията им, или ги убива.
Това обаче е бавен процес; радиацията не унищожава раковите клетки веднага - понякога са необходими седмици лечение, за да се повреди ДНК на клетките, достатъчно, за да ги убие.
Друга причина, поради която радиационното лечение може да отнеме няколко седмици, е, че терапията е най-вероятно да успее, когато раковите клетки растат и се разделят на нови клетки.
Така че разпространението на лечението за дълъг период увеличава шансовете радиацията да насочи раковите клетки, когато те са във фаза на нарастване.
И накрая, прилагането на лъчение в малки дневни дози помага да се защитят здравите клетки, като им се дава повече време за възстановяване.
Новите изследвания показват, че може да има начин за прилагане на лъчение с рекордна скорост, като същевременно се предпазват здравите тъкани.
Иновативната техника се нарича FLASH или лъчетерапия със свръхвисока доза и според предишни изследвания използва електрони, за да сведе до минимум увреждането на здравите тъкани, докато се насочва към тумори.
Важното е, че FLASH постига тези ефекти за по-малко от секунда, което може да намали продължителността на радиационните сесии експоненциално.
Новото проучване показва как използването на протонно лъчение вместо електрони или фотони, заедно с други технически настройки, може да превърне FLASH в мощен инструмент, който може да достави лъчение за милисекунди.
Д-р Джеймс М. Мец, директор на Центъра за протонна терапия на Робъртс и председател на радиационната онкология в Университета на Пенсилвания във Филаделфия, е съ-старши и кореспондент на новото проучване, което се появява в Международен вестник по радиационна онкология, биология и физика.
Тестване на протонна FLASH терапия върху рак
Както авторите обясняват в своя доклад, предишни изследвания предполагат, че FLASH терапията убива раковите клетки, като същевременно запазва нормалната тъкан в мозъка, белите дробове, червата и кожата.
Но има ли праг на дозата при терапия с FLASH? И биха ли могли учените да доставят FLASH много по-бързо, като същевременно запазват неговите защитни ефекти и противоракова ефикасност?
Предишни проучвания върху мишки, казват изследователите, показват, че увеличаването на скоростта на лъчение на електронната лъчетерапия може да предпази от когнитивния спад по време на облъчване на мозъка. А при други модели на мишки - на белодробна фиброза и синдром на стомашно-чревна радиация - нарастващата електронна радиация защитава здравата тъкан.
Така че изследователите зад настоящото проучване предположиха, че използването на протони вместо електрони в FLASH терапията би позволило да се достави по-висока доза радиация, като същевременно се запазят нейните защитни ефекти.
Освен това протонната терапия обикновено се счита за по-безопасна и по-ефективна от електронната терапия.
Доказване на осъществимостта на протон FLASH
За да проверят тяхната хипотеза и „за да разберат биологичните ефекти на [FLASH] протонни лъчи“, изследователите са проектирали и изградили апарат за лъчелечение, който може да достави FLASH или стандартни дози на радиация „използвайки двойно разпръснати протони в […] CT-дефинирана геометрия . "
Изследователите са използвали „единичен молив лъч“, за да създадат „система с двойно разсейване“, като по този начин заобикалят трудност, която е спряла предишните изследователски екипи да създадат необходимата доза радиация или размер на полето.
След това екипът приложи новия апарат в миши модел на рак на панкреаса и установи, че той успешно е насочил туморите на рак на панкреаса, като същевременно е намалил стомашно-чревното увреждане.
„Успяхме да разработим специализирани системи в изследователската стая, за да генерираме FLASH дози, да демонстрираме, че можем да контролираме протонния лъч и да извършим голям брой експерименти, които да ни помогнат да разберем последиците от FLASH радиацията, които просто не бихме могли да имаме направено с по-традиционна изследователска настройка “, обяснява д-р Мец.
„Това е първият път, когато някой публикува констатации, които показват възможността за използване на протони - а не на електрони - за генериране на FLASH дози с ускорител, използван в момента за клинично лечение.“
Д-р Джеймс М. Мец
След това изследователите планират да проектират апарат, който да доставя FLASH по този начин на хората.
