Într-o zi, sistemele de specialitate ar putea să-și îndrăznească pacienții cu cancer cu particule pentru a furniza un curs complet de radioterapie în simple microsecunde, sugerează noi cercetări.
Folosind o tehnică emergentă cunoscută sub denumirea de radioterapie flash, medicii ar putea eradica tumorile într-o fracțiune a timpului și cu o fracțiune din costul terapiei de radiații tradiționale - cel puțin în teorie. Deocamdată, tehnica rapidă a trăsnetului nu s-a confruntat cu studii clinice formale la pacienții umani, deși un bărbat a primit tratamentul experimental, au raportat cercetătorii în octombrie 2019 în revista Radioterapie și Oncologie. Acum, un nou studiu de șoarece, publicat pe 9 ianuarie în Jurnalul Internațional de Radiație Oncologie, Biologie și Fizică, a demonstrat în continuare promisiunea acestei terapii pentru cancer.
„Are aceeași rată de control al tumorii, dar efect semnificativ mai puțin asupra țesutului normal”, a declarat co-autorul studiului, Dr. Keith Cengel, profesor asociat de oncologie cu radiații la Spitalul Universității din Pennsylvania.
Cu alte cuvinte, tehnica flash pare să omoare celulele tumorale în timp ce economiește țesuturi sănătoase. Tehnica funcționează prin bombardarea locului tumorii cu un flux constant de particule, de obicei particule ușoare, numite fotoni sau electroni încărcați negativ. Acum, Cengel și colegii săi au aruncat o altă particulă în amestec: protonul încărcat pozitiv.
„Este unic în sensul că… nu a fost niciodată realizat”, a spus Marie-Catherine Vozenin, șefa laboratorului de radioterapie-oncologie din Spitalul Universitar Lausanne din Elveția, care nu a fost implicată în studiu. Asta nu înseamnă că implementarea protonilor pentru combaterea celulelor canceroase este în mod necesar o strategie mai bună decât utilizarea fotonilor sau electronilor, a adăugat ea. „Toate aceste strategii diferite au unele avantaje și contra.”
Acestea fiind spuse, fiecare particulă poate fi adecvată în mod unic pentru a ținta anumite tipuri de tumori în anumite pete din corp, ceea ce înseamnă că protonii pot oferi cea mai bună opțiune de tratament pentru unii pacienți, a spus Cengel.
Momentul este esențial
Denumirea „flash” se referă pur și simplu la viteza ultrarapidă cu care tehnica furnizează radiații către țesuturile țintă. Celulele cu bomboane cu aceeași cantitate totală de radiații ca terapiile existente o fac, dar în loc să administreze doza pe parcursul mai multor săptămâni în sesiuni de câteva minute, întregul tratament durează doar zeci de secundă, a spus Vozenin.
„Dacă putem merge la sutimi de secundă, asta este și mai bine”, a adăugat ea.
Viteza face toată diferența. În radioterapia convențională, un pacient poate suferi zeci de ședințe de tratament, timp în care țesuturile sănătoase pot deveni deteriorate cu mult înainte ca celulele tumorale să piară. Dar când aceeași doză de radiație este livrată într-un ritm mai rapid, ca și în cazul flash-ului, țesuturile sănătoase rămân neschimbate. Exact de ce se întâmplă asta rămâne un mister.
"Aceasta este întrebarea de milioane de dolari ... lucrăm din greu pentru a încerca să înțelegem asta", a spus Vozenin. Cercetările sugerează că izbucnirea trecătoare de radiații poate provoca o scădere a nivelului de oxigen în țesuturile sănătoase, care conțin de obicei mult mai mult oxigen decât celulele canceroase. Tumorile rezistă la radioterapia tradițională, datorită în parte lipsei lor de oxigen, astfel încât efectul temporar provocat de flash-uri ar putea consolida celulele sănătoase împotriva daunelor, precum și poate reduce producția de radicali liberi nocivi, potrivit unui raport din 2019 în revista Clinical Oncology.
Dar această dovadă nu explică de ce celulele canceroase reacționează diferit decât celulele sănătoase la tratament; mai multe mecanisme sunt probabil în joc, a spus Vozenin.
Indiferent de motivul pentru care funcționează, radiațiile flash par promițătoare în studiile preliminare, deși tehnica are limitări. Fotonii pot fi folosiți pentru a viza tumori în întregul corp, dar mașinile care trag particule nu pot încă să tragă suficient de repede pentru a atinge rata de doză necesară. Electronii cu energie mare pot pătrunde în țesuturi pentru a ajunge la tumori cu adâncime, dar sunt dificil de generat din punct de vedere tehnologic. Electronii cu energie redusă oferă o altă opțiune, dar aceștia pot străpunge doar aproximativ 2 centimetri (5 până la 6 centimetri) de carne, a spus Cengel.
În timp ce electronii cu energie scăzută pot avea grijă de tumorile superficiale, Cengel și colegii săi au spus că protonii pot fi mai potriviți pentru țintirea celulelor canceroase localizate mai adânc în corp. Pentru a-și testa ideea, au trebuit să construiască instrumentele potrivite pentru slujbă.
Puneți la încercare
Echipa a folosit un accelerator de protoni existent, cunoscut sub numele de ciclotron, pentru a rula experimentele, dar a făcut o serie de modificări. Trucul a fost să crească viteza cu care protonii puteau fi trași de pe mașină, dezvoltând, de asemenea, strategii pentru a monitoriza unde au debarcat protonii și în ce cantitate. Cu această infrastructură în vigoare, echipa ar putea controla mai bine curentul protonilor care curg din ciclotron, „ca un robinet pe care îl puteți porni în aer sau prin picurare”, a spus Cengel.
Apoi, echipa și-a îndreptat ciclotronul către șoarecii model. Tumorile induse au crescut în pancreasele animalelor și de-a lungul intestinelor superioare, astfel că cercetătorii au trimis un singur impuls de radiații prin cavitățile abdominale ale rozătoarelor. Blițul a durat între 100 și 200 de milisecunde și, alinând multe fascicule de protoni unul lângă celălalt, precum spaghetele necuite într-un tub strâns, echipa a lovit întreaga cavitate abdominală dintr-o singură lovitură.
Așa cum era de așteptat, tratamentul a stimulat creșterea tumorii și cicatrizarea țesuturilor care rezultă de obicei din cancer, lăsând în același timp țesutul sănătos din apropiere nevătămat. "Aceasta este prima dovadă irefutabilă a unui efect" flash "in vivo cu intestinul subțire ca țintă folosind protoni în loc de fotoni sau ... electroni", Vincent Favaudon, director de cercetare la Institut Curie din Paris, care nu a fost implicat în studiu, a spus Live Science într-un e-mail.
În timp ce a avut succes, studiul a fost realizat la șoareci, „și în volume mici, ceea ce nu este cazul la pacienți”, a spus Vozenin. Cu alte cuvinte, în forma sa actuală, tehnica de flash proton poate trata doar o mică suprafață de țesut simultan. Tehnica va trebui să fie redusă în mod semnificativ înainte de a fi gata de testare la animale mai mari și, în cele din urmă, la oameni, a spus ea.
„Principala limitare constă în rata dozei”, a adăugat Favaudon. Cercetările sugerează că țesuturile sănătoase încep să producă daune dacă sunt expuse radiațiilor flash pentru mai mult de 100 de milisecunde, a spus el. „Furnizarea dozei într-un singur impuls de microsecundă este întotdeauna mai bună. Deci, provocarea constă în creșterea ratei dozei cu un factor de două până la cinci sau chiar mai mult.”
Cengel și colegii săi planifică să-și optimizeze instrumentele și tehnicile în timp ce lucrează pentru a determina ce rată a dozei oferă beneficiul cel mai terapeutic. În acest fel, echipa ar urma un studiu clinic de soi, dar cu animale ca subiecți inițiali. Între timp, Vozenin și colegii ei vor lansa în curând primele studii clinice la pacienții umani pentru a testa propriile tehnici de flash. Folosind electroni cu consum redus de energie, ei urmăresc să trateze tumorile superficiale, cum ar fi cele observate în cancerul de piele.
„Dacă putem valida conceptul de flash în volum mare și în aplicații clinice, atunci probabil că va schimba toată radioterapia”, a spus Vozenin. Ea a spus că se așteaptă ca unele versiuni ale radiațiilor flash să fie disponibile pe scară largă pentru pacienții cu cancer în următorii 10 ani. Favaudon a spus că tratamentele care vizează tumorile de suprafață, precum și cele expuse prin operație, ar putea fi gata în doi ani. Tehnicile care folosesc electroni cu energie mare și grinzi de protoni ar putea fi gata în cinci până la 10 ani, a spus el.
Presupunând că flash-ul rezistă la drumul către pacienți umani reali, tehnica ar putea permite medicilor să țintească tumorile care au sfidat odată tratamentul cu radiații, Cengel a spus.
„Am putea literalmente trata lucruri care nu sunt posibile pentru a trata și vindeca persoanele care nu sunt posibile de vindecare”, a spus el. „Evident, cereale mari de sare pe toate astea”.
