Hvordan protonstrålebehandling kan drepe kreft i millisekunder
Ny forskning på mus viser "for første gang" at forskere kan bruke protoner til å administrere strålebehandling i løpet av millisekunder, og drepe kreftceller samtidig som de beskytter sunt vev.
Over halvparten av personene med kreftdiagnose får strålebehandling.
Stråling skader DNA fra kreftceller, enten bremser progresjonen eller dreper dem.
Dette er imidlertid en langsom prosess; stråling ødelegger ikke kreftceller med en gang - noen ganger tar det ukes behandling å skade DNA i cellene nok til å drepe dem.
En ytterligere årsak til at strålebehandling kan ta flere uker er at terapien mest sannsynlig vil lykkes når kreftceller vokser og deler seg i nye celler.
Så å spre behandlingen over en lang periode øker sjansene for at strålingen retter seg mot kreftceller når de er i en voksende fase.
Til slutt bidrar administrering av stråling i små, daglige doser til å beskytte sunne celler ved å gi dem mer tid til å reparere.
Men ny forskning antyder at det kan være en måte å administrere stråling med rekordhastighet samtidig som det beskytter sunt vev.
Den innovative teknikken kalles FLASH, eller strålebehandling med ultrahøy dose, og ifølge tidligere undersøkelser bruker den elektroner for å minimere sunn vevsskade mens den retter seg mot svulster.
Det er viktig at FLASH angivelig oppnår disse effektene på mindre enn et sekund, noe som kan redusere varigheten av strålingsøkter eksponentielt.
Den nye studien viser hvordan bruk av protonstråling i stedet for elektroner eller fotoner, sammen med andre tekniske justeringer, kan gjøre FLASH til et kraftig verktøy som kan levere stråling i millisekunder.
Dr. James M. Metz, direktør for Roberts Proton Therapy Center og leder for strålingsonkologi ved University of Pennsylvania, i Philadelphia, er medforfatter og tilsvarende forfatter av den nye studien, som vises i International Journal of Radiation Oncology, Biology, and Physics.
Testing av proton FLASH-behandling på kreft
Som forfatterne forklarer i sin artikkel, har tidligere forskning antydet at FLASH-terapi dreper kreftceller mens det bevarer normalt vev i kreft i hjerne, lunge, tarm og hud.
Men er det en dosehastighetsgrense for FLASH-terapi? Og kunne forskere levere FLASH mye raskere mens de bevarte de beskyttende effektene og krefteffekten?
Tidligere studier på mus, sier forskerne, har vist at økt strålehastighet ved elektronstrålebehandling kan beskytte mot kognitiv tilbakegang under hjernebestråling. Og i andre musemodeller - av lungefibrose og gastrointestinalt strålingssyndrom - økte elektronstråling beskyttet sunt vev.
Forskerne bak den nåværende studien antydet derfor at bruk av protoner i stedet for elektroner i FLASH-terapi ville gjøre det mulig å levere en høyere dose stråling mens de bevarte dens beskyttende effekter.
Videre anses protonbehandling generelt som tryggere og mer effektiv enn elektronterapi.
Bevise muligheten for proton FLASH
For å teste hypotesen deres og "å forstå de biologiske effektene av [FLASH] protonstråler", designet og bygde forskerne et strålebehandlingsapparat som kunne levere FLASH eller standard stråledosehastigheter "ved bruk av dobbeltspredte protoner i en [...] CT-definert geometri . ”
Forskerne brukte en "enkelt blyantstråle" for å lage et "dobbelt spredningssystem", og omgå dermed en vanskelighetsgrad som hadde stoppet tidligere forskerteam fra å skape den nødvendige stråledoseringen eller feltstørrelsen.
Deretter brukte teamet det nye apparatet i en musemodell for kreft i bukspyttkjertelen og fant at det vellykket målrettet bukspyttkjertelkreft flanket svulster mens det reduserte gastrointestinal skade.
“Vi har vært i stand til å utvikle spesialiserte systemer i forskningsrommet for å generere FLASH-doser, demonstrere at vi kan kontrollere protonstrålen, og utføre et stort antall eksperimenter for å hjelpe oss å forstå implikasjonene av FLASH-stråling som vi rett og slett ikke kunne ha gjort med et mer tradisjonelt forskningsoppsett, forklarer Dr. Metz.
"Dette er første gang noen har publisert funn som viser muligheten for å bruke protoner - i stedet for elektroner - for å generere FLASH-doser med en akselerator som for tiden brukes til kliniske behandlinger."
Dr. James M. Metz
Deretter planlegger forskerne å designe et apparat som vil levere FLASH på denne måten til mennesker.
