Jedného dňa by špecializované systémy mohli pacientom s rakovinou vylúčiť častice, ktoré by poskytli úplný priebeh rádioterapie v pouhých mikrosekundych, uvádza nový výskum.
Pomocou objavujúcej sa techniky známej ako flash rádioterapia by lekári mohli eradikovať nádory za zlomok času a za zlomok ceny tradičnej rádioterapie - prinajmenšom teoreticky. Doteraz sa technika bleskového blesku nevyskytla vo formálnych klinických skúšaniach na ľudských pacientoch, hoci jeden človek dostal experimentálnu liečbu, vedci v októbri 2019 informovali v časopise Radioterapy and Oncology. Nová štúdia na myšiach, publikovaná 9. januára v Medzinárodnom vestníku radiačnej onkológie, biológie a fyziky, ďalej preukázala sľub tejto liečby rakoviny.
„Má rovnakú mieru kontroly nádorov, ale významne menší vplyv na normálne tkanivo,“ uviedla spoluautorka štúdie Dr. Keith Cengel, docentka ožarovacej onkológie v nemocnici na Pensylvánskej univerzite.
Inými slovami sa zdá, že záblesková technika zabíja nádorové bunky a šetrí zdravé tkanivá. Táto technika funguje bombardovaním miesta nádoru stálym prúdom častíc, zvyčajne ľahkých častíc, nazývaných fotóny alebo negatívne nabitých elektrónov. Teraz Cengel a jeho kolegovia hodili do zmesi ďalšiu časticu: pozitívne nabitý protón.
„Je to jedinečné v tom zmysle, že… to sa nikdy nestalo,“ uviedla Marie-Catherine Vozenin, vedúca laboratória radiačnej onkológie vo Fakultnej nemocnici Lausanne vo Švajčiarsku, ktorá sa štúdie nezúčastnila. To však neznamená, že nasadenie protónov v boji proti rakovinovým bunkám je nevyhnutne lepšou stratégiou ako použitie fotónov alebo elektrónov. „Všetky tieto rôzne stratégie majú určité výhody a nevýhody.“
To znamená, že každá častica môže byť jedinečne vhodná na zacielenie určitých typov nádorov na konkrétne miesta v tele, čo znamená, že protóny môžu pre niektorých pacientov ponúkať najlepšiu možnosť liečby, uviedla Cengel.
Načasovanie je kľúčové
Názov „blesk“ sa jednoducho týka ultra rýchlej rýchlosti, ktorou táto technika dodáva žiarenie do cieľových tkanív. Bleskové pummely bunky s rovnakým celkovým množstvom žiarenia ako existujúce terapie, ale namiesto toho, aby podávali dávku počas niekoľkých týždňov v reláciách trvajúcich niekoľko minút, celá liečba trvá iba desatiny sekundy, povedal Vozenin.
„Ak dokážeme prejsť na stotiny sekundy, to je ešte lepšie,“ dodala.
Rýchlosť robí ten rozdiel. V konvenčnej radiačnej terapii môže pacient podstúpiť desiatky liečebných sedení, počas ktorých sa zdravé tkanivá môžu poškodiť dlho predtým, ako nádorové bunky zahynú. Keď sa však rovnaká dávka žiarenia dodáva rýchlejšie, ako pri záblesku, zdravé tkanivá zostávajú nepoškodené. Presne to, prečo sa tak stane, zostáva záhadou.
„To je otázka miliónov dolárov ... usilovne pracujeme na tom, aby sme tomu porozumeli,“ povedal Vozenin. Výskum naznačuje, že prchavé žiarenie môže spôsobiť pokles hladín kyslíka v zdravých tkanivách, ktoré zvyčajne obsahujú oveľa viac kyslíka ako rakovinové bunky. Podľa správy z roku 2019 v časopise Clinical Oncology, tumory odolávajú tradičnej radiačnej terapii čiastočne kvôli ich nedostatku kyslíka, takže dočasný efekt vyvolaný bleskom môže posilniť zdravé bunky proti poškodeniu a tiež znížiť produkciu škodlivých voľných radikálov.
Tento dôkaz však nevysvetľuje, prečo rakovinové bunky reagujú na liečbu inak ako zdravé bunky; viac mechanizmov je pravdepodobne v hre, povedal Vozenin.
Bez ohľadu na to, prečo to funguje, zábleskové žiarenie sa zdá byť v predbežných štúdiách sľubné, hoci táto technika má obmedzenia. Fotóny sa dajú použiť na zacielenie nádorov v tele, ale stroje, ktoré strieľajú na častice, sa nemôžu dostatočne rýchlo vypáliť, aby dosiahli potrebnú dávku. Vysokoenergetické elektróny môžu prenikať tkanivami, aby dosiahli hlboko usadené nádory, ale je ich technologicky ťažké generovať. Nízkoenergetické elektróny ponúkajú ďalšiu možnosť, ale tieto môžu preniknúť iba okolo 2 palcov (5 až 6 centimetrov) mäsa, uviedla Cengel.
Zatiaľ čo elektróny s nízkou energiou sa môžu starať o povrchové nádory, Cengel a jeho kolegovia sa domnievali, že protóny môžu byť vhodnejšie na zacielenie na rakovinové bunky nachádzajúce sa hlbšie v tele. Aby si mohli vyskúšať svoj nápad, museli pre túto prácu vytvoriť správne nástroje.
Vyskúšajte
Tím použil na spustenie experimentov existujúci urýchľovač protónov, známy ako cyklotrón, ale vykonal niekoľko modifikácií. Trik spočíval v náraste rýchlosti, akou by mohli byť protóny vystrelené zo stroja, a tiež pri vývoji stratégií na monitorovanie toho, kde protóny pristáli a v akom množstve. S touto infraštruktúrou na mieste by tím mohol lepšie kontrolovať prúd protónov tečúcich z cyklotrónu, „niečo ako faucet, ktorý môžete zapnúť na plný prúd alebo odkvapkávať,“ povedal Cengel.
Tím potom namieril svoj cyklotrón na modelové myši. Indukované nádory rástli v pankreasech zvierat a pozdĺž ich horných čriev, takže vedci poslali jediný pulz žiarenia cez brušnú dutinu hlodavcov. Blesk trval medzi 100 a 200 milisekundami a tým, že zoradil mnoho protónových lúčov vedľa seba, ako nevarené špagety v tesnej skúmavke, tím narazil celú brušnú dutinu naraz.
Ako sa očakávalo, liečba stlmila rast nádoru a zjazvenie tkaniva, ktoré je zvyčajne výsledkom rakoviny, zatiaľ čo zdravé tkanivo v blízkosti ostáva nezranené. „Toto je prvý nevyvrátiteľný dôkaz„ bleskového “efektu in vivo s tenkým črevom ako cieľom pomocou protónov namiesto fotónov alebo ... elektrónov,“ Vincent Favaudon, výskumný riaditeľ inštitútu Curie v Paríži, ktorý sa nezúčastnil na štúdie, povedal Live Science v e-maile.
Hoci bola štúdia úspešná, bola vykonaná na myšiach „av malom množstve, čo nie je prípad pacientov,“ povedal Vozenin. Inými slovami, v súčasnej podobe môže technika protónového blesku liečiť iba malú oblasť tkaniva naraz. Táto technika sa bude musieť značne zväčšiť skôr, ako bude pripravená na testovanie na väčších zvieratách a nakoniec na ľuďoch.
„Hlavným obmedzením je dávkovanie,“ dodal Favaudon. Výskum naznačuje, že zdravé tkanivá začínajú byť poškodené, ak sú vystavené bleskovému žiareniu po dobu dlhšiu ako 100 milisekúnd. „Aplikácia dávky v jednom mikrosekundovom impulze je vždy lepšia. Výzva spočíva v zvýšení dávky o dva až päť alebo viac.“
Cengel a jeho kolegovia plánujú pokračovať v optimalizácii svojich nástrojov a techník a zároveň sa snažia určiť, ktorá dávka má naj terapeutickejší úžitok. Týmto spôsobom by tím uskutočnil klinické skúšanie druhov, ale so zvieratami ako prvotnými subjektmi. Medzitým Vozenin a jej kolegovia čoskoro začnú prvé klinické skúšky na ľudských pacientoch, aby otestovali svoje vlastné techniky blesku. Cieľom použitia elektrónov s nízkou energiou je liečiť povrchové nádory, ako sú napríklad tie, ktoré sa vyskytujú pri rakovinách kože.
„Ak dokážeme potvrdiť koncepciu blesku vo veľkom objeme a v klinických aplikáciách, pravdepodobne to zmení všetku radiačnú terapiu,“ povedal Vozenin. Povedala, že očakáva, že niektoré verzie bleskového žiarenia môžu byť pacientom s rakovinou v najbližších 10 rokoch dostupné. Favaudon uviedol, že liečby zamerané na povrchové nádory, ako aj na tie, ktoré boli exponované chirurgickým zákrokom, môžu byť pripravené do dvoch rokov. Techniky využívajúce vysoko energetické elektróny a protónové lúče by mohli byť pripravené do piatich až desiatich rokov, uviedol.
Za predpokladu, že blesk sa ocitne na ceste k skutočným ľudským pacientom, táto technika by mohla lekárom umožniť zamerať sa na nádory, ktoré kedysi bránili liečbe žiarením, uviedla Cengel.
„Doslova by sme mohli liečiť veci, ktoré nie je možné liečiť a liečiť ľudí, ktorí nie je možné vyliečiť,“ uviedol. „O tom všetkom je samozrejme veľké zrno soli.“
