Cum radioterapia cu protoni poate ucide cancerul în milisecunde
Noi cercetări efectuate la șoareci arată „pentru prima dată” că oamenii de știință pot folosi protoni pentru a administra radioterapie într-o chestiune de milisecunde, distrugând celulele canceroase protejând în același timp țesutul sănătos.
Peste jumătate dintre persoanele cu diagnostic de cancer primesc radioterapie.
Radiația dăunează ADN-ului celulelor canceroase, fie încetinind progresia lor, fie ucigându-le.
Cu toate acestea, acesta este un proces lent; radiațiile nu distrug imediat celulele canceroase - uneori este nevoie de săptămâni de tratament pentru a deteriora ADN-ul celulelor suficient pentru a le ucide.
Un alt motiv pentru care tratamentul cu radiații poate dura câteva săptămâni este că terapia este cel mai probabil să aibă succes atunci când celulele canceroase cresc și se împart în celule noi.
Deci, răspândirea tratamentului pe o perioadă lungă de timp crește șansele ca radiațiile să vizeze celulele canceroase atunci când acestea se află într-o fază de creștere.
În cele din urmă, administrarea radiațiilor în doze mici, zilnice, ajută la protejarea celulelor sănătoase, oferindu-le mai mult timp pentru reparare.
Dar noi cercetări sugerează că ar putea exista o modalitate de a administra radiațiile la viteză record, protejând în același timp și țesutul sănătos.
Tehnica inovatoare se numește FLASH sau radioterapie cu rată ultra-mare a dozei și, potrivit cercetărilor anterioare, folosește electroni pentru a minimiza deteriorarea țesutului sănătos în timp ce vizează tumorile.
Important, FLASH ar obține aceste efecte în mai puțin de o secundă, ceea ce ar putea reduce durata sesiunilor de radiații exponențial.
Noul studiu arată cum utilizarea radiației de protoni în loc de electroni sau fotoni, împreună cu alte ajustări tehnice, poate transforma FLASH într-un instrument puternic care poate livra radiații în milisecunde.
Dr. James M. Metz, director al Centrului de Terapie Proton Roberts și Catedra de Oncologie a Radiațiilor de la Universitatea din Pennsylvania, în Philadelphia, este co-senior și autorul corespunzător al noului studiu, care apare în Jurnalul Internațional de Oncologie, Biologie și Fizică a Radiațiilor.
Testarea terapiei cu protoni FLASH asupra cancerului
După cum explică autorii în lucrarea lor, cercetările anterioare au sugerat că terapia FLASH distruge celulele canceroase, păstrând în același timp țesutul normal din creier, plămâni, intestin și cancer de piele.
Dar există un prag al dozei pentru terapia FLASH? Și oamenii de știință ar putea furniza FLASH mult mai repede, păstrându-și în același timp efectele de protecție și eficacitatea anticancer?
Studiile anterioare la șoareci, spun cercetătorii, au arătat că creșterea ratei de radiații a radioterapiei cu electroni poate proteja împotriva declinului cognitiv în timpul iradierii creierului. Și în alte modele de șoarece - de fibroză pulmonară și sindrom de radiații gastrointestinale - creșterea radiației electronice protejează țesutul sănătos.
Astfel, cercetătorii din spatele prezentului studiu au emis ipoteza că utilizarea protonilor în loc de electroni în terapia FLASH ar face posibilă administrarea unei doze mai mari de radiații, păstrând în același timp efectele sale de protecție.
Mai mult, terapia cu protoni este în general considerată mai sigură și mai eficientă decât terapia cu electroni.
Dovedind fezabilitatea protonului FLASH
Pentru a-și testa ipoteza și „pentru a înțelege efectele biologice ale fasciculelor de protoni [FLASH]”, cercetătorii au proiectat și construit un aparat de radioterapie care să poată livra rate FLASH sau de doză standard de radiații „folosind protoni dublu împrăștiați într-o geometrie definită [...] CT . ”
Cercetătorii au folosit un „fascicul de creion unic” pentru a crea un „sistem de împrăștiere dublă”, ocolind astfel o dificultate care a împiedicat echipele de cercetare anterioare să creeze doza de radiație necesară sau dimensiunea câmpului.
Apoi, echipa a aplicat noul aparat într-un model de șoarece de cancer pancreatic și a constatat că a vizat cu succes tumorile flancului cancerului pancreatic, reducând în același timp leziunile gastro-intestinale.
„Am reușit să dezvoltăm sisteme specializate în sala de cercetare pentru a genera doze FLASH, a demonstra că putem controla fasciculul de protoni și a efectua un număr mare de experimente pentru a ne ajuta să înțelegem implicațiile radiației FLASH pe care pur și simplu nu le-am putea avea realizat cu un sistem de cercetare mai tradițional ”, explică dr. Metz.
Aceasta este prima data cand cineva publica rezultatele care demonstreaza fezabilitatea folosirii protonilor - mai degraba decat a electronilor - pentru a genera doze FLASH cu un accelerator utilizat in prezent pentru tratamente clinice.
Dr. James M. Metz
Apoi, cercetătorii intenționează să proiecteze un aparat care să livreze FLASH în acest mod oamenilor.
