Uued uuringud näitavad, et spetsialiseerunud süsteemid võivad vähihaigeid osakeste abil takistada kiiritusravi täieliku läbimisega vaid mikrosekundites.
Välkkiire kiiritusravi nime all tuntud tehnika abil saaksid arstid kasvajad hävitada murdosa ajast ja traditsioonilise kiiritusravi kuludest - vähemalt teoorias. Siiani ei ole välkkiire tehnika seisnud silmitsi ametlike kliiniliste uuringutega inimpatsientidega, ehkki eksperimentaalset ravi sai üks mees, teatasid teadlased 2019. aasta oktoobris ajakirjas Radiotherapy and Oncology. Nüüd näitas selle vähiravi lubadust uus hiireuuring, mis avaldati 9. jaanuaril Rahvusvahelises Kiirgus Onkoloogia, Bioloogia ja Füüsika Ajakirjas.
"Sellel on sama kasvaja kontrolli tase, kuid oluliselt vähem mõju normaalsele koele," ütles uuringu kaasautor Pennsylvania ülikooli haigla kiirgusonkoloogia dotsent dr Keith Cengel.
Teisisõnu näib, et välktehnika hävitab kasvajarakud, hoides samal ajal terveid kudesid. Selle tehnika abil pommitatakse kasvajakohta pideva osakeste vooga, tavaliselt kergete osakestega, mida nimetatakse footoniteks või negatiivselt laetud elektronidega. Nüüd on Cengel ja tema kolleegid visanud segu veel ühe osakese: positiivselt laetud prootoni.
"See on ainulaadne selles mõttes, et… seda pole kunagi tehtud," ütles Šveitsis Lausanne'i ülikooli haigla kiirgus-onkoloogia labori juhataja Marie-Catherine Vozenin, kes uuringuga ei tegelenud. See ei tähenda, et prootonite juurutamine vähirakkude vastu võitlemiseks on tingimata parem strateegia kui footonite või elektronide kasutamine, lisas ta. "Kõigil neil erinevatel strateegiatel on mõned plussid ja miinused."
Cengel ütles, et iga osake võib olla unikaalselt sobilik teatud kasvajatüüpide sihtimiseks keha spetsiifilistes kohtades, mis tähendab, et prootonid võivad pakkuda mõne patsiendi jaoks parimat ravivõimalust.
Ajastus on oluline
Nimetus "välklamp" viitab lihtsalt ülikiirele kiirusele, millega tehnika edastab sihtkoesse kiirgust. Välk pumbab rakke sama kiirguse koguhulgaga kui olemasolevad ravimeetodid, kuid selle asemel, et manustada annust mitme nädala jooksul minutitepikkuste seanssidena, kestab kogu ravi vaid kümnendik sekundit, ütles Vozenin.
"Kui suudame minna sekundi sajandiku kaugusele, on see veelgi parem," lisas ta.
Kiirus muudab kõik oluliseks. Tavapärases kiiritusravis võib patsient läbida kümneid raviseansse, mille jooksul võivad terved kuded kahjustada juba ammu enne kasvajarakkude hukkumist. Kuid kui sama kiirgusdoos edastatakse kiiremini, nagu välklambi puhul, jäävad terved koed katmata. Täpselt, miks see juhtub, jääb saladuseks.
"See on miljoni dollari küsimus ... me teeme kõvasti tööd selle mõistmiseks," sõnas Vozenin. Teadusuuringud näitavad, et kiirguse lühiajaline purunemine võib põhjustada tervete kudede hapniku taseme langust, mis sisaldavad tavaliselt palju rohkem hapnikku kui vähirakud. Kasvajad peavad traditsioonilist kiiritusravi vastu osaliselt tänu nende hapnikuvaegusele, nii et välklambi tekitatud ajutine toime võib turgutada terveid rakke kahjustuste eest ja vähendada kahjulike vabade radikaalide tootmist, selgub ajakirjas Clinical Oncology 2019. aasta aruandest.
Kuid need tõendid ei seleta, miks vähirakud reageerivad ravile erinevalt kui terved rakud; rohkem mehhanisme on tõenäoliselt mängus, ütles Vozenin.
Sõltumata sellest, miks see töötab, näib välgukiirgus eeluuringutes paljutõotav, ehkki sellel tehnikal on piiranguid. Footoneid saab kasutada kasvajate sihtimiseks kogu kehas, kuid osakesi tulistavad masinad ei saa vajaliku annuse saavutamiseks veel piisavalt kiiresti tulistada. Suure energiaga elektronid võivad tungida kudedesse, et jõuda sügavale paiknevatesse kasvajatesse, kuid nende genereerimine on tehnoloogiliselt keeruline. Madala energiatarbega elektronid pakuvad veel üht võimalust, kuid need võivad läbi torgata vaid umbes 5 tolli (5–6 sentimeetrit) liha, ütles Cengel.
Kuigi vähese energiakuluga elektronid suudavad pindmiste kasvajate eest hoolitseda, arvasid Cengel ja tema kolleegid, et prootonid võivad paremini sobida keha sügavamal asuvate vähirakkude sihtimiseks. Oma idee proovimiseks pidid nad ehitama selleks tööks sobivad tööriistad.
Pane proovile
Meeskond kasutas katsete läbiviimiseks olemasolevat prootonkiirendit, mida tuntakse tsüklotronina, kuid tegi mitmeid modifikatsioone. Trikk oli prootonite masinast vallandamise kiiruse suurendamine, arendades samal ajal strateegiaid, kuidas jälgida, kuhu ja millises koguses prootonid maandusid. Selle infrastruktuuri olemasolul saaks meeskond paremini kontrollida tsüklotronist voolavate prootonite voolu, "omamoodi kraanina, mille saate sisse lülitada täieliku lööklaine või tilkuda", ütles Cengel.
Seejärel suunas meeskond oma tsüklotroni mudelhiirtele. Indutseeritud kasvajad kasvasid loomade kõhunäärmetes ja piki nende ülemist soolte, nii et teadlased saatsid näriliste kõhuõõnsuste kaudu ühe kiirgusimpulsi. Välk kestis 100 kuni 200 millisekundit ja vooderdades paljud prootonkiired üksteise kõrvale, näiteks keetmata spagetid tihedas torus, lõi meeskond ühe võttega kogu kõhuõõnde.
Nagu arvata võis, stimuleeris ravi kasvaja kasvu ja kudede armistumist, mis tulenevad tavaliselt vähist, jättes samas läheduses asuvad terved koed vigastamata. "See on esimene vaieldamatu tõendusmaterjal välkkiire mõju kohta in vivo peensoole kui sihtmärgi jaoks, kasutades footoneid või ... elektrone asemel prootoneid," rääkis Pariisi Institut Curie teadusdirektor Vincent Favaudon, kes ei olnud uuringu, rääkis Live Science e-kirjas.
Ehkki edukas, viidi uuring läbi hiirtega "ja väikestes kogustes, mis patsientide puhul nii ei ole", ütles Vozenin. Teisisõnu, prootonvälgu tehnika suudab praegusel kujul ravida korraga ainult väikest koepiirkonda. Enne tehnika valmimist suuremate loomade ja lõpuks ka inimeste jaoks tuleb seda tehnikat märkimisväärselt suurendada, ütles ta.
"Peamine piirang on annuse määr," lisas Favaudon. Ta ütles, et uuringute kohaselt võivad terved koed kahjustada rohkem kui 100 millisekundi välgukiirguse käes. "Annuse kohaletoimetamine ühe mikrosekundi pikkuse impulsiga on alati parem. Seega on väljakutse suurendada annuse määra kahe kuni viie või isegi rohkem."
Cengel ja tema kolleegid plaanivad jätkata oma tööriistade ja tehnikate optimeerimist, töötades samal ajal välja selle, et teha kindlaks, milline annuse määr pakub kõige terapeutilisemat kasu. Sel viisil viiks meeskond läbi kliinilise uuringu, mille alguses oleks katsealused loomad. Samal ajal algatavad Vozenin ja tema kolleegid varsti esimesed kliinilised uuringud inimpatsientidega, et testida oma välgu tehnikaid. Kasutades vähese energiaga elektrone, on nende eesmärk ravida pindmisi kasvajaid, näiteks nahavähki haigeid.
"Kui suudame välklambi kontseptsiooni valideerida suures mahus ja kliinilistes rakendustes, siis muudab see tõenäoliselt kogu kiiritusravi," sõnas Vozenin. Ta ütles, et loodab, et mõni välgukiirguse versioon on järgmise 10 aasta jooksul vähihaigetele laialdaselt kättesaadav. Favaudon ütles, et pinnatuumoritele ja ka operatsioonidega kokkupuutuvatele ravimeetodid võiksid olla valmis kahe aasta jooksul. Ta ütles, et suure energiaga elektrone ja prootonkiirte kasutavad tehnikad võiksid olla valmis viie kuni kümne aasta jooksul.
Eeldades, et kiire ilm viib tee tõeliste inimpatsientide juurde, võib see meetod võimaldada arstidel suunata kasvajad, mis kunagi kiiritusravi vastu ei andnud, ütles Cengel.
"Me saaksime sõna otseses mõttes ravida asju, mida pole võimalik ravida ja ravida inimesi, keda pole võimalik ravida," ütles ta. "Ilmselt on sellel suur soolatera."
