Jedno istraživanje bi jednog dana moglo zabraniti pacijentima oboljelima od raka da u čitavim mikrosekundama isporuče čitav tijek terapije zračenjem.
Koristeći novu tehniku poznatu kao flash radioterapija, liječnici su mogli iskorijeniti tumore u djeliću vremena i djeliću troškova tradicionalne terapije zračenjem - barem teoretski. Do sada, tehnika munje nije se suočila s formalnim kliničkim ispitivanjima na ljudskim pacijentima, iako je jedan čovjek primio eksperimentalni tretman, izvijestili su istraživači u listopadu 2019. u časopisu Radioterapija i onkologija. Sada je nova studija na mišima, objavljena 9. siječnja u International Journal of Radiation Oncology, Biology and Physics, dodatno dokazala obećanje ove terapije raka.
"Ima istu stopu kontrole tumora, ali značajno manje utječe na normalno tkivo", rekao je suautor studije dr. Keith Cengel, izvanredni profesor radijacijske onkologije na bolnici Sveučilišta u Pennsylvaniji.
Drugim riječima, čini se da tehnika bljeska uništava tumorske stanice istovremeno štedeći zdrava tkiva. Tehnika djeluje bombardiranjem mjesta tumora stalnim tokom čestica, obično svjetlosnih čestica, nazvanih fotoni ili negativno nabijenih elektrona. Cengel i njegovi kolege bacili su u smjesu još jednu česticu: pozitivno nabijeni protoni.
"Jedinstven je u smislu da ... to nikada nije učinjeno", rekla je Marie-Catherine Vozenin, voditeljica laboratorija za zračenje i onkologiju Sveučilišta u Lozani u Švicarskoj, koja nije bila uključena u studiju. To ne znači da je korištenje protona u borbi protiv stanica raka nužno bolja strategija od korištenja fotona ili elektrona, dodala je. "Sve ove različite strategije imaju svoje prednosti i nedostatke."
U skladu s tim, svaka čestica može biti jedinstveno pogodna za ciljanje određenih vrsta tumora na specifičnim mjestima na tijelu, što znači da protoni mogu ponuditi najbolju mogućnost liječenja za neke pacijente, rekao je Cengel.
Vrijeme je ključno
Naziv "bljeskalica" jednostavno se odnosi na ultrabrzu brzinu kojom tehnika dovodi zračenje do ciljanih tkiva. Fleš pumpa stanice s jednakom ukupnom količinom zračenja kao i postojeće terapije, ali umjesto davanja doze tijekom više tjedana u nekoliko minutnim sesijama, cijeli tretman traje samo desetine sekunde, rekao je Vozenin.
"Ako možemo prijeći stotine sekunde, to je još bolje", dodala je.
Brzina čini sve razlike. U konvencionalnoj terapiji zračenjem, pacijent može proći desetak sesija liječenja, za koje vrijeme zdrava tkiva mogu biti oštećena mnogo prije nego što tumorske stanice nestanu. Ali kada se ista doza zračenja isporučuje brže, kao što je slučaj sa bljeskalicom, zdrava tkiva ostaju neoštećena. Tačno je zašto se to događa.
"To je pitanje za milijun dolara ... naporno radimo na pokušaju razumijevanja toga", rekao je Vozenin. Istraživanja pokazuju da brzo prodiranje zračenja može uzrokovati pad razine kisika u zdravim tkivima, koje obično sadrže puno više kisika od stanica raka. Tumori se odupiru tradicionalnoj terapiji zračenjem dijelom zahvaljujući nedostatku kisika, tako da privremeni učinak izazvan bljeskalicom može ojačati zdrave stanice protiv oštećenja, kao i smanjiti proizvodnju štetnih slobodnih radikala, navodi se u izvješću za 2019. godinu u časopisu Clinical Oncology.
Ali ovaj dokaz ne objašnjava zašto stanice raka reagiraju drugačije od zdravih stanica na liječenje; više mehanizama je vjerojatno u igri, rekao je Vozenin.
Bez obzira zašto to djeluje, blještanje zračenja čini se obećavajućim u preliminarnim studijama, mada tehnika ima ograničenja. Fotoni se mogu koristiti za ciljanje tumora u cijelom tijelu, ali strojevi koji pucaju u čestice još ne mogu pucati dovoljno brzo da postignu potrebnu stopu doze. Visokoenergetski elektroni mogu prodrijeti u tkiva kako bi dosegli duboko usađene tumore, ali ih je tehnološki teško generirati. Elektroni niske energije nude drugu mogućnost, ali oni mogu probiti samo oko 2 inča (5 do 6 centimetara) tijela, rekao je Cengel.
Dok se elektroni s niskom energijom mogu brinuti za površne tumore, Cengel i njegovi kolege teoretizirali su da protoni mogu biti prikladniji za ciljanje stanica raka smještenih dublje u tijelu. Da bi testirali svoju ideju, morali su izgraditi prave alate za posao.
Staviti na probu
Tim je za pokretanje pokusa koristio postojeći protonski akcelerator, poznat kao ciklotron, ali napravio je niz modifikacija. Trik je bio povećati brzinu kojom se protoni mogu ispaliti iz stroja, istovremeno razvijajući strategije za praćenje gdje su protoni sleteli i u kojoj količini. Uz primjenu ove infrastrukture, tim bi mogao bolje kontrolirati struju protona koji teku iz ciklotrona, "poput slavine kojom možete uključiti puhanje ili kapanje", rekao je Cengel.
Tim je zatim usmjerio svoj ciklotron na miševe modela. Inducirani tumori rasli su u pankreasima životinja i uz njihova gornja crijeva, pa su istraživači poslali jedan puls zračenja kroz trbušne šupljine glodavaca. Bljesak je trajao između 100 i 200 milisekundi, i tako što su postavili brojne protonske zrake jedna pored druge, poput nekuhanih špageta u uskoj cijevi, tim je u jednom kadru pogodio cijelu trbušnu šupljinu.
Kao što se očekivalo, liječenje je zaustavilo rast tumora i ožiljke na tkivima koji obično nastaju od raka, a obližnje zdravo tkivo ostavljalo neoštećeno. "Ovo je prvi nepobitni dokaz o efektu 'bljeska' in vivo s tankim crijevima kao metom koristeći protone umjesto fotona ili ... elektrona", Vincent Favaudon, direktor istraživanja na Institutu Curie u Parizu, koji nije bio uključen u studija, rečeno je Live Science e-poštom.
Iako je bila uspješna, studija je provedena na miševima, "i to u malim količinama, što kod pacijenata nije slučaj", rekao je Vozenin. Drugim riječima, u svom trenutnom obliku, tehnika protonskog bljeska može istovremeno tretirati samo malo područje tkiva. Tehnika će morati biti znatno povećana prije nego što je spremna za testiranje na većim životinjama i, na kraju, ljudima, rekla je.
"Glavno ograničenje leži u brzini doze", dodao je Favaudon. Istraživanje sugerira da zdrava tkiva počinju stvarati oštećenja ako su izložena zračenju bljeskalicama dulje od 100 milisekundi, rekao je. "Davanje doze u jednom-mikrosekundi pulsa uvijek je bolje. Dakle, izazov je povećati brzinu doze za faktor od dva do pet ili čak više."
Cengel i njegovi kolege planiraju nastaviti optimizirati svoje alate i tehnike radeći na utvrđivanju koja količina doze donosi najviše terapijske koristi. Na taj bi način tim proveo kliničko ispitivanje vrsta, ali na životinjama kao početnim ispitanicima. U međuvremenu, Vozenin i njezini kolege uskoro će pokrenuti prva klinička ispitivanja na ljudskim pacijentima kako bi testirali vlastite bljeskalice. Koristeći niskoenergetske elektrone, oni imaju za cilj liječiti površinske tumore poput onih koji se vide kod kožnih karcinoma.
"Ako budemo mogli potvrditi koncept bljeskalice u velikom volumenu i u kliničkim aplikacijama, to će vjerojatno promijeniti svu terapiju zračenjem", rekao je Vozenin. Rekla je da očekuje da bi neka inačica blic-zračenja mogla biti široko dostupna pacijentima oboljelim od raka u sljedećih 10 godina. Favaudon je rekao da bi tretmani koji ciljaju površinske tumore, kao i oni izloženi operacijama, mogli biti spremni za dvije godine. Tehnike korištenja visokoenergetskih elektrona i protonskih zraka mogu biti spremne u roku od pet do 10 godina, rekao je.
Pretpostavljajući da bljesak prolazi put pravim ljudskim pacijentima, ova bi tehnika mogla dopustiti liječnicima da ciljaju tumore koji su jednom prkosili liječenju zračenjem, rekao je Cengel.
"Doslovno bismo mogli liječiti stvari koje nije moguće liječiti i izliječiti ljude koje nije moguće izliječiti", rekao je. "Očito, veliko zrno soli na svemu tome."
