Hoe protonenbestraling kanker in milliseconden kan doden
Nieuw onderzoek bij muizen toont "voor het eerst" aan dat wetenschappers protonen kunnen gebruiken om stralingstherapie toe te dienen in een kwestie van milliseconden, waarbij kankercellen worden gedood terwijl gezond weefsel wordt beschermd.
Meer dan de helft van de mensen met de diagnose kanker krijgt bestralingstherapie.
Straling beschadigt het DNA van kankercellen, vertraagt hun progressie of doodt ze.
Dit is echter een langzaam proces; straling vernietigt kankercellen niet meteen - soms duurt het weken van behandeling om het DNA van de cellen voldoende te beschadigen om ze te doden.
Een andere reden waarom bestralingsbehandeling enkele weken kan duren, is dat de therapie het meest waarschijnlijk zal slagen wanneer kankercellen groeien en zich in nieuwe cellen delen.
Door de behandeling over een lange periode te spreiden, vergroot u dus de kans dat de straling gericht is op kankercellen wanneer ze zich in een groeifase bevinden.
Ten slotte helpt het toedienen van straling in kleine, dagelijkse doses gezonde cellen te beschermen door ze meer tijd te geven om te herstellen.
Maar nieuw onderzoek suggereert dat er een manier kan zijn om straling met een recordsnelheid toe te dienen en tegelijkertijd gezond weefsel te beschermen.
De innovatieve techniek heet FLASH, of radiotherapie met ultrahoge dosis, en volgens eerder onderzoek gebruikt het elektronen om schade aan gezond weefsel te minimaliseren terwijl het gericht is op tumoren.
Belangrijk is dat FLASH deze effecten naar verluidt in minder dan een seconde bereikt, wat de duur van stralingssessies exponentieel zou kunnen verkorten.
De nieuwe studie laat zien hoe het gebruik van protonenstraling in plaats van elektronen of fotonen, samen met andere technische aanpassingen, FLASH kan veranderen in een krachtig hulpmiddel dat straling in milliseconden kan leveren.
Dr.James M.Metz, directeur van het Roberts Proton Therapy Center en voorzitter van Radiation Oncology aan de University of Pennsylvania, in Philadelphia, is de co-senior en corresponderende auteur van de nieuwe studie, die verschijnt in de International Journal of Radiation Oncology, Biology, and Physics.
Proton FLASH-therapie testen op kanker
Zoals de auteurs in hun paper uitleggen, heeft eerder onderzoek gesuggereerd dat FLASH-therapie kankercellen doodt terwijl normaal weefsel in hersen-, long-, darm- en huidkanker behouden blijft.
Maar is er een drempel voor het dosistempo voor FLASH-therapie? En zouden wetenschappers FLASH veel sneller kunnen leveren met behoud van de beschermende effecten en de werkzaamheid tegen kanker?
Eerdere studies bij muizen, zeggen de onderzoekers, hebben aangetoond dat het verhogen van de stralingssnelheid van elektronenradiotherapie kan beschermen tegen cognitieve achteruitgang tijdens bestraling van de hersenen. En in andere muismodellen - van longfibrose en gastro-intestinaal stralingssyndroom - beschermde toenemende elektronenstraling gezond weefsel.
Dus de onderzoekers achter de huidige studie veronderstelden dat het gebruik van protonen in plaats van elektronen in FLASH-therapie het mogelijk zou maken om een hogere dosis straling af te geven met behoud van de beschermende effecten.
Bovendien wordt protonentherapie over het algemeen als veiliger en effectiever beschouwd dan elektronentherapie.
De haalbaarheid van proton FLASH bewijzen
Om hun hypothese te testen en "om de biologische effecten van [FLASH] protonenbundels te begrijpen", ontwierpen en bouwden de onderzoekers een radiotherapieapparaat dat FLASH of standaard stralingsdosissnelheden kon afgeven "met behulp van dubbel verspreide protonen in een [...] CT-gedefinieerde geometrie. . "
De onderzoekers gebruikten een "enkele potloodstraal" om een "dubbel verstrooiingssysteem" te creëren, waarmee ze een moeilijkheid omzeilden die eerdere onderzoeksteams ervan weerhield de noodzakelijke stralingsdosis of veldgrootte te creëren.
Vervolgens paste het team het nieuwe apparaat toe in een muismodel van alvleesklierkanker en ontdekte dat het met succes gericht was op flanktumoren van pancreaskanker en tegelijkertijd gastro-intestinale schade verminderde.
“We hebben in de onderzoeksruimte gespecialiseerde systemen kunnen ontwikkelen om FLASH-doses te genereren, aan te tonen dat we de protonenbundel kunnen besturen en een groot aantal experimenten uit te voeren om ons te helpen de implicaties van FLASH-straling te begrijpen die we simpelweg niet konden hebben. gedaan met een meer traditionele onderzoeksopstelling ”, legt Dr. Metz uit.
"Dit is de eerste keer dat iemand bevindingen heeft gepubliceerd die de haalbaarheid aantonen van het gebruik van protonen - in plaats van elektronen - om FLASH-doses te genereren met een versneller die momenteel wordt gebruikt voor klinische behandelingen."
Dr. James M. Metz
Vervolgens zijn de onderzoekers van plan een apparaat te ontwerpen dat op deze manier FLASH aan mensen zou leveren.
