Як протонна променева терапія може вбити рак за мілісекунди
Нові дослідження на мишах "вперше" показують, що вчені можуть використовувати протони для проведення променевої терапії за лічені мілісекунди, вбиваючи ракові клітини, захищаючи здорові тканини.
Більше половини людей з діагнозом раку отримують променеву терапію.
Радіація пошкоджує ДНК ракових клітин, або сповільнюючи їх прогресування, або вбиваючи їх.
Однак це повільний процес; радіація не знищує ракові клітини відразу - іноді потрібні тижні лікування, щоб пошкодити ДНК клітин, достатньо, щоб їх убити.
Ще однією причиною того, чому променеве лікування може зайняти кілька тижнів, є те, що терапія, швидше за все, буде успішною, коли ракові клітини ростуть і діляться на нові клітини.
Отже, розподіл лікування протягом тривалого періоду збільшує шанси на те, що радіація буде спрямована на ракові клітини, коли вони перебувають у фазі зростання.
Нарешті, введення радіації у невеликих добових дозах допомагає захистити здорові клітини, надаючи їм більше часу на відновлення.
Але нові дослідження показують, що може існувати спосіб введення випромінювання з рекордною швидкістю, одночасно захищаючи здорові тканини.
Інноваційна методика називається FLASH, або радіотерапія з надвисокою дозою, і згідно з попередніми дослідженнями, вона використовує електрони, щоб мінімізувати пошкодження здорових тканин під час націлювання на пухлини.
Що важливо, FLASH нібито досягає цих ефектів менш ніж за секунду, що може скоротити тривалість радіаційних сеансів експоненціально.
Нове дослідження показує, як використання протонного випромінювання замість електронів або фотонів, разом з іншими технічними налаштуваннями, може перетворити FLASH на потужний інструмент, який може доставляти випромінювання за мілісекунди.
Доктор Джеймс М. Мец, директор Центру протонної терапії Робертса та кафедра променевої онкології Університету Пенсільванії у Філадельфії, є співстаршим та відповідним автором нового дослідження, яке з'являється у Міжнародний журнал радіаційної онкології, біології та фізики.
Тестування протонової FLASH-терапії на рак
Як пояснюють автори у своїй роботі, попередні дослідження показали, що терапія FLASH знищує ракові клітини, зберігаючи нормальну тканину в раку головного мозку, легенів, кишечника та шкіри.
Але чи існує поріг потужності дози для терапії FLASH? І чи могли вчені доставити FLASH набагато швидше, зберігаючи при цьому його захисний ефект та протипухлинну ефективність?
Попередні дослідження на мишах, за словами дослідників, показали, що збільшення швидкості випромінювання електронної променевої терапії може захистити від зниження когнітивних функцій під час опромінення мозку. А в інших моделях мишей - при легеневому фіброзі та синдромі шлунково-кишкового випромінювання - збільшення електронного випромінювання захищало здорові тканини.
Отже, дослідники, які стоять за цим дослідженням, висунули гіпотезу, що використання протонів замість електронів у терапії FLASH дозволило б подавати більшу дозу випромінювання, зберігаючи захисні ефекти.
Крім того, протонна терапія, як правило, вважається безпечнішою та ефективнішою, ніж електронна терапія.
Доведення доцільності використання протону FLASH
Щоб перевірити свою гіпотезу та «зрозуміти біологічний ефект протонних пучків [FLASH]», дослідники спроектували та побудували апарат для променевої терапії, який може доставляти FLASH або стандартні норми дози випромінювання «з використанням подвійних розсіяних протонів у геометрії, визначеній […] . "
Дослідники використовували "одинарний олівець" для створення "системи подвійного розсіювання", тим самим обходячи труднощі, які заважали попереднім дослідницьким групам створювати необхідну дозу випромінювання або розмір поля.
Потім команда застосувала новий апарат на мишачій моделі раку підшлункової залози і виявила, що він успішно націлений на пухлини флангу раку підшлункової залози, одночасно зменшуючи пошкодження шлунково-кишкового тракту.
«Ми змогли розробити спеціалізовані системи в дослідницькому кабінеті для генерування доз FLASH, продемонструвати, що ми можемо управляти протонним пучком, і виконати велику кількість експериментів, щоб допомогти нам зрозуміти наслідки випромінювання FLASH, яких ми просто не могли мати зроблено за допомогою більш традиційних дослідницьких установок », - пояснює доктор Мец.
"Це вперше хтось опублікував висновки, які демонструють доцільність використання протонів - а не електронів - для отримання доз FLASH за допомогою прискорювача, який в даний час використовується для клінічного лікування".
Доктор Джеймс М. Мец
Далі дослідники планують розробити апарат, який би доставляв FLASH таким чином людям.
