Κάποια μέρα, τα εξειδικευμένα συστήματα θα μπορούσαν να πυρπολήσουν ασθενείς με καρκίνο με σωματίδια για να δώσουν μια πλήρη πορεία ακτινοθεραπείας σε απλά μικροδευτερόλεπτα, σύμφωνα με νέα έρευνες.
Χρησιμοποιώντας μια αναδυόμενη τεχνική γνωστή ως ακτινοθεραπεία, οι γιατροί θα μπορούσαν να εξαλείψουν τους όγκους σε ένα κλάσμα του χρόνου και σε ένα κλάσμα του κόστους της παραδοσιακής ακτινοθεραπείας - τουλάχιστον θεωρητικά. Μέχρι στιγμής, η τεχνική της αστραπής δεν αντιμετώπισε επίσημες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, αν και ένας άνθρωπος έλαβε την πειραματική θεραπεία, ανέφεραν ερευνητές τον Οκτώβριο του 2019 στο περιοδικό Radiotherapy and Oncology. Τώρα, μια νέα μελέτη ποντικών, η οποία δημοσιεύτηκε στις 9 Ιανουαρίου στο Διεθνές Περιοδικό Ογκολογίας Ακτινοθεραπείας, Βιολογίας και Φυσικής, έχει αποδείξει περαιτέρω την υπόσχεση αυτής της θεραπείας του καρκίνου.
"Έχει τον ίδιο ρυθμό ελέγχου όγκων αλλά σημαντικά μικρότερη επίδραση στον φυσιολογικό ιστό", δήλωσε ο συνάδελφος της μελέτης, Δρ Keith Cengel, αναπληρωτής καθηγητής ογκολογίας ακτινοβολίας στο Νοσοκομείο του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας.
Με άλλα λόγια, η τεχνική φλας φανερώνει ότι σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα ενώ διατηρεί υγιείς ιστούς. Η τεχνική λειτουργεί βομβαρδίζοντας τη θέση του όγκου με ένα σταθερό ρεύμα σωματιδίων, συνήθως ελαφριά σωματίδια, που ονομάζονται φωτόνια, ή αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Τώρα, ο Cengel και οι συνάδελφοί του έχουν ρίξει ένα άλλο σωματίδιο στο μίγμα: το θετικά φορτισμένο πρωτόνιο.
"Είναι μοναδικό με την έννοια ότι ... δεν έχει γίνει ποτέ", δήλωσε η Marie-Catherine Vozenin, επικεφαλής του εργαστηρίου ακτινοβολίας-ογκολογίας στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Lausanne στην Ελβετία, που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Αυτό δεν σημαίνει ότι η ανάπτυξη πρωτονίων για την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων είναι απαραίτητα μια καλύτερη στρατηγική από τη χρήση φωτονίων ή ηλεκτρονίων, πρόσθεσε. «Όλες αυτές οι διαφορετικές στρατηγικές έχουν μερικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα».
Τούτου λεχθέντος, κάθε σωματίδιο μπορεί να είναι μοναδικά κατάλληλο για να στοχεύσει συγκεκριμένους τύπους όγκων σε συγκεκριμένα σημεία του σώματος, πράγμα που σημαίνει ότι τα πρωτόνια μπορούν να προσφέρουν την καλύτερη θεραπευτική επιλογή για ορισμένους ασθενείς, δήλωσε ο Cengel.
Ο χρονισμός είναι καθοριστικός
Το όνομα "φλας" αναφέρεται απλώς στον εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό με τον οποίο η τεχνική παράγει ακτινοβολία σε ιστούς στόχους. Το φλας αναστέλλει τα κύτταρα με την ίδια συνολική ποσότητα ακτινοβολίας όπως συμβαίνει με τις υπάρχουσες θεραπείες, αλλά αντί να χορηγεί τη δόση σε πολλαπλές εβδομάδες σε συνεδρίες διάρκειας λίγων λεπτών, η όλη θεραπεία διαρκεί μόλις δέκατα του δευτερολέπτου, δήλωσε ο Vozenin.
"Αν μπορούμε να πάμε σε εκατοντάδες του δευτερολέπτου, αυτό είναι ακόμα καλύτερο", πρόσθεσε.
Η ταχύτητα κάνει όλη τη διαφορά. Στη συμβατική ακτινοθεραπεία, ένας ασθενής μπορεί να υποβληθεί σε δεκάδες συνεδρίες θεραπείας, κατά τη διάρκεια των οποίων οι υγιείς ιστοί μπορεί να καταστραφούν πολύ πριν ξεχαστούν τα καρκινικά κύτταρα. Αλλά όταν η ίδια δόση ακτινοβολίας παραδίδεται με ταχύτερο ρυθμό, όπως με το φλας, οι υγιείς ιστοί παραμένουν αλώβητοι. Ακριβώς γιατί συμβαίνει αυτό παραμένει ένα μυστήριο.
"Αυτό είναι το ερώτημα των εκατομμυρίων δολαρίων ... εργαζόμαστε σκληρά για να προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε αυτό", δήλωσε ο Vozenin. Έρευνες υποδηλώνουν ότι η φευγαλέα έκρηξη ακτινοβολίας μπορεί να προκαλέσει μια βουτιά στα επίπεδα οξυγόνου στους υγιείς ιστούς, οι οποίοι τυπικά περιέχουν πολύ περισσότερο οξυγόνο από τα καρκινικά κύτταρα. Οι όγκοι αντιστέκονται στην παραδοσιακή ακτινοθεραπεία χάρη εν μέρει στην έλλειψη οξυγόνου τους, οπότε η προσωρινή επίδραση που προκαλείται από το φλας θα μπορούσε να ενισχύσει τα υγιή κύτταρα από βλάβες και να μειώσει την παραγωγή επιβλαβών ελευθέρων ριζών, σύμφωνα με μια έκθεση του 2019 στο περιοδικό Clinical Oncology.
Αλλά αυτά τα στοιχεία δεν εξηγούν γιατί τα καρκινικά κύτταρα αντιδρούν διαφορετικά από τα υγιή κύτταρα στη θεραπεία. περισσότεροι μηχανισμοί είναι πιθανό να παίζονται, δήλωσε ο Vozenin.
Ανεξάρτητα από το γιατί λειτουργεί, η φλας ακτινοβολία φαίνεται ελπιδοφόρα στις προκαταρκτικές μελέτες, αν και η τεχνική έχει περιορισμούς. Τα φωτόνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να στοχεύσουν τους όγκους σε όλο το σώμα, αλλά οι μηχανές που πυροβολούν τα σωματίδια δεν μπορούν ακόμα να πυροδοτήσουν αρκετά γρήγορα για να επιτύχουν την απαιτούμενη δόση. Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας μπορούν να διεισδύσουν στους ιστούς για να φτάσουν σε βαθιούς όγκους αλλά είναι τεχνολογικά δύσκολο να δημιουργηθούν. Τα ηλεκτρόνια χαμηλής ενέργειας προσφέρουν μια άλλη επιλογή, αλλά αυτά μπορούν να διαπεράσουν μόνο περίπου 2 ίντσες (5 έως 6 εκατοστά) σάρκας, δήλωσε ο Cengel.
Ενώ τα ηλεκτρόνια χαμηλής ενέργειας μπορούν να φροντίζουν τους επιφανειακούς όγκους, ο Cengel και οι συνάδελφοί του θεωρούν ότι τα πρωτόνια μπορεί να είναι καλύτερα προσαρμοσμένα για τη στόχευση των καρκινικών κυττάρων που βρίσκονται βαθύτερα στο σώμα. Για να δοκιμάσουν την ιδέα τους, έπρεπε να δημιουργήσουν τα κατάλληλα εργαλεία για την εργασία.
Δοκιμάστε
Η ομάδα χρησιμοποίησε έναν υπάρχοντα επιταχυντή πρωτονίων, γνωστό ως cyclotron, για να εκτελέσει τα πειράματα, αλλά έκανε κάποιες τροποποιήσεις. Το τέχνασμα ήταν να αυξήσουμε το ρυθμό με τον οποίο τα πρωτόνια θα μπορούσαν να εκτοξευθούν από το μηχάνημα, αναπτύσσοντας επίσης στρατηγικές για να παρακολουθήσουν πού τα πρωτόνια προσγειώθηκαν και σε ποια ποσότητα. Με την υποδομή αυτή, η ομάδα θα μπορούσε να ελέγξει καλύτερα το ρεύμα των πρωτονίων που ρέουν από το cyclotron, "κάτι σαν μια βρύση που μπορείτε να ενεργοποιήσετε με πλήρη έκρηξη ή στάγδην", δήλωσε ο Cengel.
Η ομάδα στοχεύει έπειτα τον κυκλοτρόνιο της στα μοντέλα ποντίκια. Οι επαγόμενοι όγκοι αναπτύχθηκαν στα παγκρέατα των ζώων και κατά μήκος των ανώτερων εντέρων τους, έτσι οι ερευνητές έστειλαν ένα μόνο παλμό ακτινοβολίας μέσω των κοιλιακών κοιλοτήτων των τρωκτικών. Το φλας διάρκεσε μεταξύ 100 και 200 χιλιοστών του δευτερολέπτου και με την τοποθέτηση πολλών πρωτονίων δοκών το ένα δίπλα στο άλλο, όπως τα άψητα σπαγγέτι σε ένα σφιχτό σωλήνα, η ομάδα χτύπησε ολόκληρη την κοιλιακή κοιλότητα σε μία βολή.
Όπως αναμενόταν, η θεραπεία μείωσε την ανάπτυξη του όγκου και τις ουλές των ιστών που συνήθως προκύπτουν από τον καρκίνο, ενώ αφήνουν τον κοντινό υγιή ιστό ακαριαία. "Αυτή είναι η πρώτη αδιαμφισβήτητη ένδειξη ενός φαινομένου« flash »in vivo με το λεπτό έντερο ως στόχος που χρησιμοποιεί πρωτόνια αντί για φωτόνια ή ... ηλεκτρόνια», δήλωσε ο Vincent Favaudon, ερευνητής στο Ινστιτούτο Curie του Παρισιού που δεν συμμετείχε μελέτη, είπε στο Live Science σε ένα ηλεκτρονικό ταχυδρομείο.
Αν και ήταν επιτυχής, η μελέτη διεξήχθη σε ποντίκια, "και σε μικρές ποσότητες, κάτι που δεν συμβαίνει σε ασθενείς", δήλωσε ο Vozenin. Με άλλα λόγια, στην τρέχουσα μορφή της, η τεχνική φλας πρωτονίων μπορεί να θεραπεύσει μόνο μια μικρή περιοχή ιστού ταυτόχρονα. Η τεχνική θα πρέπει να κλιμακωθεί σημαντικά πριν είναι έτοιμη να δοκιμαστεί σε μεγαλύτερα ζώα και τελικά σε ανθρώπους, είπε.
"Ο κύριος περιορισμός έγκειται στο ρυθμό δόσης", πρόσθεσε ο Favaudon. Η έρευνα δείχνει ότι οι υγιείς ιστοί αρχίζουν να υφίστανται βλάβη εάν εκτίθενται σε ακτινοβολία φλας για περισσότερο από 100 χιλιοστά του δευτερολέπτου, είπε. "Η απόδοση της δόσης σε έναν παλμό ενός μικροδευτερολέπτου είναι πάντα καλύτερο. Έτσι, η πρόκληση είναι να αυξηθεί ο ρυθμός δόσης κατά ένα συντελεστή δύο έως πέντε ή ακόμα περισσότερο".
Ο Cengel και οι συνεργάτες του σχεδιάζουν να συνεχίσουν να βελτιστοποιούν τα εργαλεία και τις τεχνικές τους, ενώ εργάζονται για να καθορίσουν ποιο ποσοστό δόσης προσφέρει το μεγαλύτερο θεραπευτικό όφελος. Με τον τρόπο αυτό, η ομάδα θα διεξήγαγε μια κλινική δοκιμή των ειδών, αλλά με τα ζώα ως τα αρχικά θέματα. Εν τω μεταξύ, η Vozenin και οι συνεργάτες της σύντομα θα ξεκινήσουν τις πρώτες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους ασθενείς, προκειμένου να δοκιμάσουν τις δικές τους τεχνικές φλας. Χρησιμοποιώντας ηλεκτρόνια χαμηλής ενέργειας, στοχεύουν στη θεραπεία επιφανειακών όγκων, όπως αυτά που παρατηρούνται στους καρκίνους του δέρματος.
"Εάν μπορούμε να επικυρώσουμε την έννοια του φλας σε μεγάλο όγκο και σε κλινικές εφαρμογές, τότε πιθανότατα θα αλλάξει όλη την ακτινοθεραπεία", δήλωσε ο Vozenin. Είπε ότι αναμένει ότι κάποια έκδοση φλας ακτινοβολίας θα μπορούσε να είναι ευρέως διαθέσιμη σε καρκινοπαθείς μέσα στα επόμενα 10 χρόνια. Ο Favaudon είπε ότι οι θεραπείες που στοχεύουν επιφανειακούς όγκους, καθώς και εκείνες που εκτέθηκαν μέσω χειρουργικής επέμβασης, θα μπορούσαν να είναι έτοιμες εντός δύο ετών. Τεχνικές που χρησιμοποιούν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας και δέσμες πρωτονίων θα μπορούσαν να είναι έτοιμα εντός πέντε έως 10 ετών, είπε.
Υποθέτοντας ότι ο καιρός προκαλεί φλόγες σε πραγματικούς ανθρώπους, η τεχνική θα μπορούσε να επιτρέψει στους γιατρούς να στοχεύσουν όγκους που μόλις αψήφησαν τη θεραπεία με ακτινοβολία, δήλωσε ο Cengel.
"Θα μπορούσαμε κυριολεκτικά να θεραπεύσουμε πράγματα που δεν είναι δυνατόν να θεραπεύσουμε και να θεραπεύσουμε ανθρώπους που δεν είναι δυνατόν να θεραπεύσουν", είπε. "Προφανώς, μεγάλοι κόκκοι αλατιού σε όλα αυτά."
