Πώς η ακτινοθεραπεία πρωτονίων μπορεί να σκοτώσει τον καρκίνο σε χιλιοστά του δευτερολέπτου
Νέα έρευνα σε ποντίκια δείχνει «για πρώτη φορά» ότι οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν πρωτόνια για τη χορήγηση ακτινοθεραπείας σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, σκοτώνοντας τα καρκινικά κύτταρα προστατεύοντας παράλληλα τον υγιή ιστό.
Πάνω από τα μισά άτομα με διάγνωση καρκίνου λαμβάνουν ακτινοθεραπεία.
Η ακτινοβολία βλάπτει το DNA των καρκινικών κυττάρων, είτε επιβραδύνει την εξέλιξή τους είτε τα σκοτώνει.
Ωστόσο, αυτή είναι μια αργή διαδικασία. η ακτινοβολία δεν καταστρέφει τα καρκινικά κύτταρα αμέσως - μερικές φορές χρειάζεται εβδομάδες θεραπείας για να βλάψει το DNA των κυττάρων αρκετά για να τα σκοτώσει.
Ένας άλλος λόγος για τον οποίο η θεραπεία με ακτινοβολία μπορεί να διαρκέσει αρκετές εβδομάδες είναι ότι η θεραπεία είναι πιο πιθανό να πετύχει όταν τα καρκινικά κύτταρα αναπτύσσονται και χωρίζονται σε νέα κύτταρα.
Έτσι, η διάδοση της θεραπείας για μεγάλο χρονικό διάστημα αυξάνει τις πιθανότητες η ακτινοβολία να στοχεύει καρκινικά κύτταρα όταν βρίσκονται σε φάση ανάπτυξης.
Τέλος, η χορήγηση ακτινοβολίας σε μικρές, ημερήσιες δόσεις βοηθά στην προστασία των υγιών κυττάρων δίνοντάς τους περισσότερο χρόνο για επισκευή.
Ωστόσο, μια νέα έρευνα δείχνει ότι μπορεί να υπάρχει τρόπος να χορηγείται ακτινοβολία με ταχύτητα ρεκόρ, ενώ ταυτόχρονα προστατεύεται και ο υγιής ιστός.
Η καινοτόμος τεχνική ονομάζεται FLASH, ή ακτινοθεραπεία με εξαιρετικά υψηλό ποσοστό δόσης και σύμφωνα με προηγούμενη έρευνα, χρησιμοποιεί ηλεκτρόνια για να ελαχιστοποιήσει την υγιή βλάβη των ιστών ενώ στοχεύει όγκους.
Είναι σημαντικό ότι το FLASH φέρεται να επιτυγχάνει αυτά τα εφέ σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, γεγονός που θα μπορούσε να μειώσει εκθετικά τη διάρκεια των συνεδριών ακτινοβολίας.
Η νέα μελέτη δείχνει πώς η χρήση ακτινοβολίας πρωτονίων αντί ηλεκτρονίων ή φωτονίων, μαζί με άλλες τεχνικές προσαρμογές, μπορεί να μετατρέψει το FLASH σε ένα ισχυρό εργαλείο που μπορεί να παραδώσει ακτινοβολία σε χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Ο Δρ. James M. Metz, διευθυντής του Κέντρου Θεραπείας Ρόμπερτς και Πρόεδρος Ογκολογίας Ακτινοβολίας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας, στη Φιλαδέλφεια, είναι ο συν-ανώτερος και αντίστοιχος συγγραφέας της νέας μελέτης, η οποία εμφανίζεται στο Διεθνές περιοδικό ακτινοβολίας ογκολογίας, βιολογίας και φυσικής.
Δοκιμή της θεραπείας με πρωτόνιο FLASH στον καρκίνο
Όπως εξηγούν οι συγγραφείς στην εργασία τους, προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι η θεραπεία με FLASH σκοτώνει καρκινικά κύτταρα διατηρώντας παράλληλα τους φυσιολογικούς ιστούς στον εγκέφαλο, τους πνεύμονες, τα έντερα και τους καρκίνους του δέρματος.
Υπάρχει όμως όριο δόσης στη θεραπεία FLASH; Και θα μπορούσαν οι επιστήμονες να προσφέρουν το FLASH πολύ πιο γρήγορα διατηρώντας παράλληλα τα προστατευτικά του αποτελέσματα και την αντικαρκινική αποτελεσματικότητά του;
Προηγούμενες μελέτες σε ποντίκια, λένε οι ερευνητές, έχουν δείξει ότι η αύξηση του ρυθμού ακτινοβολίας της ηλεκτρονικής ακτινοθεραπείας μπορεί να προστατεύσει από τη γνωστική μείωση κατά τη διάρκεια της ακτινοβολίας του εγκεφάλου. Και σε άλλα μοντέλα ποντικών - πνευμονικής ίνωσης και συνδρόμου γαστρεντερικής ακτινοβολίας - η αύξηση της ηλεκτρονικής ακτινοβολίας προστατεύει τον υγιή ιστό.
Έτσι, οι ερευνητές πίσω από την παρούσα μελέτη υπέθεσαν ότι η χρήση πρωτονίων αντί ηλεκτρονίων στη θεραπεία FLASH θα καθιστούσε δυνατή την παροχή υψηλότερης δόσης ακτινοβολίας διατηρώντας παράλληλα τα προστατευτικά της αποτελέσματα.
Επιπλέον, η θεραπεία πρωτονίων θεωρείται γενικά ασφαλέστερη και αποτελεσματικότερη από τη θεραπεία ηλεκτρονίων.
Παροχή της σκοπιμότητας του πρωτονίου FLASH
Για να δοκιμάσουν την υπόθεσή τους και «να κατανοήσουν τις βιολογικές επιδράσεις των ακτίνων πρωτονίων [FLASH]», οι ερευνητές σχεδίασαν και δημιούργησαν μια συσκευή ακτινοθεραπείας που θα μπορούσε να παρέχει FLASH ή τυπικούς ρυθμούς δόσης ακτινοβολίας «χρησιμοποιώντας διπλά διάσπαρτα πρωτόνια σε μια […] γεωμετρία καθορισμένη από CT. "
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια «μονή ακτίνα μολυβιού» για να δημιουργήσουν ένα «σύστημα διπλής διασποράς», παρακάμπτοντας έτσι μια δυσκολία που είχε εμποδίσει προηγούμενες ερευνητικές ομάδες να δημιουργήσουν την απαραίτητη δοσολογία ακτινοβολίας ή μέγεθος πεδίου.
Στη συνέχεια, η ομάδα εφάρμοσε τη νέα συσκευή σε ένα μοντέλο ποντικού καρκίνου του παγκρέατος και διαπίστωσε ότι στόχευσε επιτυχώς τους όγκους του καρκίνου του παγκρέατος ενώ μειώνει τη γαστρεντερική βλάβη.
«Καταφέραμε να αναπτύξουμε εξειδικευμένα συστήματα στην αίθουσα έρευνας για τη δημιουργία δόσεων FLASH, να δείξουμε ότι μπορούμε να ελέγξουμε τη δέσμη πρωτονίων και να εκτελέσουμε μεγάλο αριθμό πειραμάτων για να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας FLASH που απλά δεν θα μπορούσαμε να έχουμε γίνεται με μια πιο παραδοσιακή έρευνα, »εξηγεί ο Δρ Metz.
«Είναι η πρώτη φορά που κάποιος δημοσίευσε ευρήματα που καταδεικνύουν τη σκοπιμότητα χρήσης πρωτονίων - και όχι ηλεκτρονίων - για τη δημιουργία δόσεων FLASH με επιταχυντή που χρησιμοποιείται επί του παρόντος για κλινικές θεραπείες."
Δρ. James M. Metz
Στη συνέχεια, οι ερευνητές σχεδιάζουν να σχεδιάσουν μια συσκευή που θα παραδίδει FLASH με αυτόν τον τρόπο στους ανθρώπους.
