In che modo la radioterapia con protoni può uccidere il cancro in millisecondi
Una nuova ricerca sui topi mostra "per la prima volta" che gli scienziati possono utilizzare i protoni per somministrare la radioterapia in pochi millisecondi, uccidendo le cellule tumorali e proteggendo i tessuti sani.
Oltre la metà delle persone con diagnosi di cancro riceve la radioterapia.
Le radiazioni danneggiano il DNA delle cellule tumorali, rallentandone la progressione o uccidendole.
Tuttavia, questo è un processo lento; le radiazioni non distruggono immediatamente le cellule tumorali - a volte ci vogliono settimane di trattamento per danneggiare il DNA delle cellule abbastanza da ucciderle.
Un altro motivo per cui il trattamento con radiazioni può richiedere diverse settimane è che è più probabile che la terapia abbia successo quando le cellule tumorali crescono e si dividono in nuove cellule.
Quindi, distribuire il trattamento per un lungo periodo aumenta le possibilità che le radiazioni colpiscano le cellule tumorali quando sono in una fase di crescita.
Infine, la somministrazione di radiazioni in piccole dosi giornaliere aiuta a proteggere le cellule sane dando loro più tempo per ripararsi.
Ma una nuova ricerca suggerisce che potrebbe esserci un modo per somministrare le radiazioni a velocità record proteggendo allo stesso tempo i tessuti sani.
La tecnica innovativa si chiama FLASH, o radioterapia a dose ultraelevata e, secondo ricerche precedenti, utilizza gli elettroni per ridurre al minimo i danni ai tessuti sani mentre si prendono di mira i tumori.
È importante sottolineare che FLASH presumibilmente raggiunge questi effetti in meno di un secondo, il che potrebbe ridurre esponenzialmente la durata delle sessioni di radiazioni.
Il nuovo studio mostra come l'utilizzo della radiazione protonica al posto di elettroni o fotoni, insieme ad altri aggiustamenti tecnici, possa trasformare FLASH in un potente strumento in grado di fornire radiazioni in millisecondi.
Il dottor James M. Metz, direttore del Roberts Proton Therapy Center e Chair of Radiation Oncology presso l'Università della Pennsylvania, a Philadelphia, è l'autore co-senior e corrispondente del nuovo studio, che appare nel Giornale internazionale di radiologia, oncologia, biologia e fisica.
Testare la terapia FLASH protonica sul cancro
Come spiegano gli autori nel loro articolo, ricerche precedenti hanno suggerito che la terapia FLASH uccide le cellule tumorali preservando i tessuti normali nel cervello, nei polmoni, nell'intestino e nei tumori della pelle.
Ma esiste una soglia del rateo di dose per la terapia FLASH? E gli scienziati potrebbero fornire FLASH molto più rapidamente preservandone gli effetti protettivi e l'efficacia antitumorale?
Precedenti studi sui topi, dicono i ricercatori, hanno dimostrato che l'aumento della velocità di radiazione della radioterapia elettronica può proteggere dal declino cognitivo durante l'irradiazione cerebrale. E in altri modelli murini - di fibrosi polmonare e sindrome da radiazioni gastrointestinali - l'aumento del tessuto sano protetto dalle radiazioni elettroniche.
Quindi i ricercatori dietro il presente studio hanno ipotizzato che l'uso di protoni invece di elettroni nella terapia FLASH renderebbe possibile erogare una dose maggiore di radiazioni mantenendo i suoi effetti protettivi.
Inoltre, la terapia protonica è generalmente considerata più sicura ed efficace della terapia elettronica.
Dimostrare la fattibilità del protone FLASH
Per testare la loro ipotesi e "comprendere gli effetti biologici dei fasci di protoni [FLASH]", i ricercatori hanno progettato e costruito un apparato di radioterapia in grado di fornire velocità di dose di radiazioni FLASH o standard "utilizzando protoni doppi dispersi in una geometria definita da CT. . "
I ricercatori hanno utilizzato un "raggio a matita singola" per creare un "sistema a doppia dispersione", aggirando così una difficoltà che aveva impedito ai precedenti team di ricerca di creare il dosaggio di radiazioni necessario o le dimensioni del campo.
Quindi, il team ha applicato il nuovo apparato in un modello murino di cancro al pancreas e ha scoperto che ha mirato con successo ai tumori del fianco del cancro del pancreas riducendo il danno gastrointestinale.
"Siamo stati in grado di sviluppare sistemi specializzati nella sala di ricerca per generare dosi FLASH, dimostrare che possiamo controllare il fascio di protoni ed eseguire un gran numero di esperimenti per aiutarci a comprendere le implicazioni della radiazione FLASH che semplicemente non potremmo avere fatto con una configurazione di ricerca più tradizionale ", spiega il dott. Metz.
"Questa è la prima volta che qualcuno pubblica risultati che dimostrano la fattibilità dell'utilizzo di protoni - piuttosto che elettroni - per generare dosi FLASH con un acceleratore attualmente utilizzato per i trattamenti clinici".
Dr. James M. Metz
Successivamente, i ricercatori hanno in programma di progettare un apparato in grado di fornire FLASH in questo modo agli esseri umani.
