Как протонная лучевая терапия может убить рак за миллисекунды
Новое исследование на мышах «впервые» показывает, что ученые могут использовать протоны для проведения лучевой терапии за считанные миллисекунды, убивая раковые клетки и одновременно защищая здоровые ткани.
Более половины людей с диагнозом рака получают лучевую терапию.
Радиация повреждает ДНК раковых клеток, замедляя их развитие или убивая.
Однако это медленный процесс; Радиация не уничтожает раковые клетки сразу - иногда требуются недели лечения, чтобы повредить ДНК клеток, достаточную для их уничтожения.
Еще одна причина, по которой лучевая терапия может длиться несколько недель, заключается в том, что терапия, скорее всего, будет успешной, когда раковые клетки растут и делятся на новые клетки.
Таким образом, распространение лечения на длительный период увеличивает вероятность того, что радиация будет нацелена на раковые клетки, когда они находятся в фазе роста.
Наконец, введение небольших ежедневных доз радиации помогает защитить здоровые клетки, давая им больше времени на восстановление.
Но новое исследование предполагает, что существует способ облучения с рекордной скоростью, при этом защищая здоровые ткани.
Новаторский метод называется FLASH, или лучевая терапия со сверхвысокой мощностью дозы, и, согласно предыдущим исследованиям, он использует электроны для минимизации повреждения здоровых тканей при нацеливании на опухоли.
Важно отметить, что FLASH, как утверждается, достигает этих эффектов менее чем за секунду, что может значительно сократить продолжительность сеансов облучения.
Новое исследование показывает, как использование протонного излучения вместо электронов или фотонов, наряду с другими техническими настройками, может превратить FLASH в мощный инструмент, который может доставить излучение за миллисекунды.
Доктор Джеймс М. Метц, директор Центра протонной терапии Робертса и кафедра радиационной онкологии Пенсильванского университета в Филадельфии, является соавтором и соответствующим автором нового исследования, которое опубликовано в Международный журнал радиационной онкологии, биологии и физики.
Тестирование протонной FLASH-терапии рака
Как объясняют авторы в своей статье, предыдущие исследования показали, что терапия FLASH убивает раковые клетки, сохраняя при этом нормальные ткани при раке мозга, легких, кишечника и кожи.
Но существует ли порог мощности дозы для FLASH-терапии? И могут ли ученые доставлять FLASH намного быстрее, сохраняя при этом его защитные эффекты и противораковую эффективность?
По словам исследователей, предыдущие исследования на мышах показали, что повышение уровня радиации при электронной радиотерапии может защитить от когнитивного снижения во время облучения мозга. А в других моделях мышей - фиброза легких и радиационного синдрома желудочно-кишечного тракта - здоровые ткани защищали увеличивающееся излучение электронов.
Таким образом, исследователи, стоящие за настоящим исследованием, предположили, что использование протонов вместо электронов во FLASH-терапии позволит доставлять более высокую дозу радиации, сохраняя при этом ее защитные эффекты.
Кроме того, протонная терапия обычно считается более безопасной и эффективной, чем электронная терапия.
Доказательство возможности протонной FLASH
Чтобы проверить свою гипотезу и «понять биологические эффекты протонных пучков [FLASH]», исследователи спроектировали и построили радиотерапевтический аппарат, который может доставлять FLASH или стандартные мощности дозы излучения «с использованием двойных рассеянных протонов в […] геометрии, определенной КТ . »
Исследователи использовали «одиночный карандашный луч» для создания «системы двойного рассеяния», тем самым обойдя трудность, из-за которой предыдущие исследовательские группы не могли создать необходимую дозу излучения или размер поля.
Затем команда применила новый аппарат на мышиной модели рака поджелудочной железы и обнаружила, что он успешно воздействует на опухоли на боковых сторонах рака поджелудочной железы, уменьшая при этом повреждение желудочно-кишечного тракта.
«Мы смогли разработать специализированные системы в исследовательской комнате для генерации доз FLASH, продемонстрировать, что мы можем управлять пучком протонов, и провести большое количество экспериментов, чтобы помочь нам понять последствия излучения FLASH, которого мы просто не могли иметь. выполнено с использованием более традиционной схемы исследования », - объясняет д-р Метц.
«Это первый раз, когда кто-либо опубликовал результаты, демонстрирующие возможность использования протонов, а не электронов, для генерации доз FLASH с помощью ускорителя, который в настоящее время используется для клинического лечения».
Д-р Джеймс М. Метц
Затем исследователи планируют разработать устройство, которое доставляло бы FLASH таким образом людям.
