Az új kutatások szerint valaha a speciális rendszerek akadályozhatják meg a rákos betegeket részecskékkel, hogy pusztán mikrosekundumokban teljes sugárterápiát folytassanak.
Az újonnan megjelenő, a sugárkezelésnek nevezett technika alkalmazásával az orvosok az idő egy részében és a hagyományos sugárterápia költségeinek töredékével - legalábbis az elméletben - megsemmisíthetik a daganatokat. A villámgyors módszer eddig még nem történt hivatalos klinikai vizsgálatokkal emberi betegekben, bár egy ember részesült a kísérleti kezelésen - jelentették a kutatók 2019 októberében a Radioterápia és Onkológia folyóiratban. Most, egy új egérkísérlet, amelyet január 9-én jelentettek meg a Sugár Onkológia, Biológia és Fizika Nemzetközi Lapjában, tovább igazolta ennek a rákterápianak az ígéretét.
"Ugyanaz a tumorellenes sebességgel rendelkezik, de szignifikánsan kevesebb hatással van a normál szövetekre" - mondta Dr. Keith Cengel, a vizsgálat társszerzője, a sugárzási onkológia egyetemi docens a Pennsylvaniai Egyetemen.
Más szavakkal: a flash technika úgy tűnik, hogy elpusztítja a tumorsejteket, miközben megőrzi az egészséges szöveteket. A technika úgy működik, hogy a daganatos helyet állandó részecskékkel bombázzák, általában könnyű részecskéknek, úgynevezett fotonoknak vagy negatív töltésű elektronoknak. Cengel és kollégái most egy másik részecskét dobtak a keverékbe: a pozitív töltésű protont.
"Ez egyedülálló abban az értelemben, hogy… soha nem tették meg" - mondta Marie-Catherine Vozenin, a svájci Lausanne Egyetemi Kórház sugár-onkológiai laboratóriumának vezetője, aki nem vett részt a vizsgálatban. Ez nem azt jelenti, hogy a protonok telepítése a rákos sejtek leküzdésére szükségszerűen jobb stratégia, mint a fotonok vagy elektronok használata - tette hozzá. "Mindezen különböző stratégiáknak vannak előnyei és hátrányai."
Ugyanakkor az egyes részecskék egyedileg alkalmasak lehetnek bizonyos daganattípusok megcélzására a test meghatározott pontjain, tehát a protonok a legjobb kezelési lehetőséget kínálhatják egyes betegek számára - mondta Cengel.
Az időzítés kulcsfontosságú
A "villanás" név egyszerűen arra az ultragyors sebességre utal, amellyel a technika sugárzást juttat a célszövetekbe. A villanófény sejteket ugyanolyan teljes sugárzási mennyiséggel adagol, mint a meglévő terápiák, de ahelyett, hogy több héten át percekig tartó adagokat adnának be, az egész kezelés mindössze egy másodperces tizedrészre szól - mondta Vozenin.
"Ha el tudjuk érni a másodperces századokat, az még jobb" - tette hozzá.
A sebesség teszi a különbséget. A hagyományos sugárterápia során a beteg tucatnyi kezelési szakaszon eshet át, amelynek során az egészséges szövetek sokáig megsérülhetnek, még mielőtt a tumorsejtek elpusztulnának. De ha ugyanabban a sugárzási dózisban gyorsabban szállítják be, mint a vakuval, az egészséges szövetek sértetlenek maradnak. Pontosan miért történik ez, továbbra is rejtély.
"Ez a millió dolláros kérdés ... keményen dolgozunk annak megértésében" - mondta Vozenin. A kutatások azt sugallják, hogy a sugárzás rövid időn át tartó robbanása az egészséges szövetek oxigénszintjének csökkenését okozhatja, amelyek jellemzően sokkal több oxigént tartalmaznak, mint a rákos sejtek. A daganatok ellenállnak a hagyományos sugárterápiának, részben oxigénhiányuknak köszönhetően, így a villanás által kiváltott ideiglenes hatás az egészséges sejteket serkenti a károsodások ellen, és csökkentheti a káros szabadgyökök képződését - mondja a Clinical Oncology folyóirat 2019. évi jelentése.
De ez a bizonyíték nem magyarázza meg, hogy a rákos sejtek miért reagálnak másképp, mint az egészséges sejtek a kezelésre; több mechanizmus valószínűleg játszik, mondta Vozenin.
Függetlenül attól, hogy miért működik, a vaku sugárzása ígéretesnek tűnik az előzetes vizsgálatok során, bár a technikanak vannak korlátai. A fotonok felhasználhatók a daganatok megcélzására az egész testben, de a részecskéket lőő gépek még nem tudnak elég gyorsan meggyulladni a szükséges adagolási sebesség eléréséhez. A nagy energiájú elektronok áthatolhatnak a szövetekben mélyen elhelyezkedő daganatok eléréséhez, de technológiai szempontból nehéz létrehozni. Az alacsony energiatartalmú elektronok egy másik lehetőséget kínálnak, de ezek csak kb. 5 hüvelyk (5-6 centiméter) húson áthatolhatnak - mondta Cengel.
Míg az alacsony energiájú elektronok képesek a felületes daganatok kezelésére, Cengel és munkatársai elméletük szerint a protonok jobban megfelelhetnek a test mélyebben elhelyezkedő rákos sejtek megcélzásához. Az ötletük kipróbálásához a megfelelő eszközöket kellett felépíteniük.
Tegye be a tesztet
A csapat a meglévő protongyorsítót, egy ciklotront ismert, a kísérletek elvégzéséhez, de számos módosítást végzett. A trükk az volt, hogy felgyorsítsuk a protonok kiszabadulásának sebességét a gépről, miközben stratégiákat fejlesztettek ki annak ellenőrzésére, hogy a protonok hol szállnak le és milyen mennyiségben. Ha ez az infrastruktúra helyben van, a csapat jobban tudja szabályozni a ciklotronból áramló protonok áramát, "olyan, mint egy csaptelep, amelybe bekapcsolhatja a teljes robbantást vagy csepegtetést" - mondta Cengel.
A csapat ezután a ciklotront a modell egerekre irányította. Az indukált daganatok növekedtek az állatok hasnyálmirigyében és felső belek mentén, így a kutatók egyetlen sugárzási impulzust küldtek a rágcsálók hasüregein. A villanás 100 és 200 milliszekundum között tartott, és sok protonnyaláb egymás melletti beillesztésével, mint például egy szűk csőben főzött spagetti, a csapat egyetlen lövéssel megütötte a teljes hasi üreget.
A várakozások szerint a kezelés gátolta a daganat növekedését és a szövet hegesedését, amely jellemzően a rákból származik, miközben a közeli egészséges szövet sértetlen marad. "Ez az első tagadhatatlan bizonyíték arra, hogy a vékonybél mint célpont in vivo„ flash ”hatása célpontként protonokat, vagyis fotonok vagy… elektronok helyett kerül felhasználásra” - mondta Vincent Favaudon, a párizsi Institut Curie kutatási igazgatója, aki nem volt érintett a tanulmány, mondta a Live Science e-mailben.
Miközben sikeres volt, a vizsgálatot egerekben végezték, "kis mennyiségben, ami a betegek esetében nem így van" - mondta Vozenin. Más szavakkal, a proton vaku technika jelenlegi formájában csak egyszerre képes kis szövetterület kezelésére. A technikát jelentősen ki kell méretezni, mielőtt nagyobb állatokon és végül embereknél is kipróbálható lenne - mondta.
"A fő korlátozás az adagolási sebességben rejlik" - tette hozzá Favaudon. A kutatások azt sugallják, hogy az egészséges szövetek károsodást kezdenek fel, ha több mint 100 milliszekundum alatt villanásnak vannak kitéve. "Mindig jobb az adagot egy mikrosekundumos impulzussal továbbítani. Tehát a kihívás az, hogy az adagot két-öt, vagy annál nagyobb tényezővel növeljük."
Cengel és kollégái azt tervezik, hogy továbbra is optimalizálják eszközöket és technikákat, miközben azon dolgoznak, hogy meghatározzák, melyik adagolási sebesség nyújtja a legtöbb terápiás előnyt. Ilyen módon a csapat egyfajta klinikai vizsgálatot végezne, de kezdetben állatokkal. Eközben Vozenin és kollégái hamarosan elindítják az első klinikai vizsgálatokat emberi betegekkel, hogy saját flash technikáikat kipróbálhassák. Alacsony energiájú elektronok felhasználásával felületes daganatok kezelésére törekszenek, például a bőrrákban észlelt daganatok kezelésére.
"Ha nagy mennyiségben és klinikai alkalmazásban validálhatjuk a vaku koncepcióját, akkor az valószínűleg megváltoztatja az összes sugárterápiát" - mondta Vozenin. Azt mondta, hogy elvárja, hogy a vaku sugárzása bizonyos verziói széles körben hozzáférhetők legyenek a rákos betegek számára a következő 10 évben. Favaudon elmondta, hogy a felületi daganatokat, valamint a műtéten keresztül kitett kezeléseket két éven belül el lehet készíteni. A nagy energiájú elektronokat és protonnyalábot alkalmazó technikák öt-tíz éven belül készen állhatnak - mondta.
Feltételezve, hogy a gyors időjárás valódi emberi betegek felé vezet, ez a technika lehetővé tenné az orvosok számára, hogy megcélozzák azokat a daganatokat, amelyek egyszer megtagadták a sugárkezelést, mondta Cengel.
"Szó szerint kezelhetnénk azokat a dolgokat, amelyeket nem lehet kezelni és gyógyítani olyan emberekkel, akiket nem lehet meggyógyítani" - mondta. "Nyilvánvaló, hogy nagy szem a só mindezen."
