ফ্ল্যাশ প্রোটন থেরাপি: সর্বোত্তম ডেলিভারি কৌশল উন্মোচন

ফ্ল্যাশ রেডিওথেরাপি - অতি উচ্চ মাত্রায় থেরাপিউটিক রেডিয়েশনের ডেলিভারি - টিউমার-বিরোধী কার্যকলাপ বজায় রেখে স্বাভাবিক টিস্যুর বিষাক্ততা ব্যাপকভাবে হ্রাস করার সম্ভাবনা প্রদান করে। যদিও এখন পর্যন্ত প্রায় সব গবেষণাই প্রাক-ক্লিনিকাল হয়েছে, প্রথম রোগীর চিকিৎসা 2019 সালে লুসান ইউনিভার্সিটি হাসপাতালে ফ্ল্যাশের সাথে সঞ্চালিত হয়েছিল, এবং মানুষের মধ্যে প্রথম ক্লিনিকাল ট্রায়াল গত বছর অর্জিত হয়েছে।

বেশিরভাগ প্রাক-ক্লিনিক্যাল ফ্ল্যাশ গবেষণা, সেইসাথে রোগীর চিকিৎসায় ইলেকট্রন ব্যবহার করা হয়। কিন্তু প্রোটন থেরাপি সিস্টেমগুলি ফ্ল্যাশ ডোজ রেটগুলিও সরবরাহ করতে পারে এবং ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য বিশেষভাবে প্রতিশ্রুতিশীল প্রমাণ করতে পারে, ইলেকট্রনের চেয়ে বেশি কনফরমাল ডোজ বিতরণ এবং গভীর টিউমারের চিকিত্সা করার ক্ষমতা প্রদান করে। প্রোটন বিমগুলি বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করে বিতরণ করা যেতে পারে যা স্বতন্ত্র স্থানিক-অস্থায়ী ডোজ-রেট কাঠামো তৈরি করে। তাহলে ফ্ল্যাশ প্রোটন বিম সরবরাহের জন্য সবচেয়ে অনুকূল পদ্ধতি কোনটি?

নেতৃত্বে একটি দল এরিক ডিফেন্ডারফার ইউনিভার্সিটি অফ পেনসিলভানিয়া থেকে বের করার জন্য কম্পিউটেশনাল মডেলিং ব্যবহার করছে। ডিফেন্ডারফার (প্রথম লেখকের পক্ষে উপস্থাপন রে ইয়াং বিসি ক্যান্সার থেকে) প্রোটন ডোজ-রেট কাঠামোর কোন দিকগুলি ফ্ল্যাশ প্রভাবকে সর্বাধিক করে তোলে তা পরিমাণগতভাবে নির্ধারণ করার জন্য গ্রুপের কাজ বর্ণনা করেছে।

গবেষকরা প্রোটন ফ্ল্যাশ ডেলিভারির চারটি মোড সিমুলেট করেছেন: পেন্সিল-বিম স্ক্যানিং (পিবিএস), যা সর্বোচ্চ তাৎক্ষণিক ফোকাল ডোজ রেট প্রদান করে; একটি রিজ ফিল্টার ব্যবহার করে ডবল-স্ক্যাটারিং; একটি ঘূর্ণায়মান মডুলেটর চাকা ব্যবহার করে পরিসীমা-মডুলেটেড ডাবল-স্ক্যাটারিং; এবং একটি হাইব্রিড PBS-RF পদ্ধতি যেখানে পেন্সিল বিমটি রিজ ফিল্টারের মাধ্যমে বিতরণ করা হয় যাতে একই সাথে সমস্ত গভীরতা বিকিরণ করা হয়।

তারপরে তারা স্বাভাবিক টিস্যু স্পেয়ারিংয়ের উপর এই বিভিন্ন ফ্ল্যাশ ডেলিভারি মোডগুলির প্রভাব তুলনা করে। বিশেষ করে, তারা টিস্যু স্পেয়ারিংয়ের তিনটি সারোগেট মেট্রিক পরীক্ষা করেছে: অক্সিজেন হ্রাস প্রভাব; জৈব র্যাডিকাল প্রজাতি গঠনের গতিবিদ্যা; এবং সঞ্চালন প্রতিরোধক কোষের বেঁচে থাকা।

এই মেট্রিক্স মডেল করার জন্য, প্রতিটি কৌশল 11x5x5 সেমি লক্ষ্যে 5 শক্তি স্তর সহ একটি স্থানিকভাবে সমতুল্য স্প্রেড-আউট ব্র্যাগ পিক প্ল্যান সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। FLASH-এর জন্য সাইক্লোট্রন আউটপুটকে 500 nA-এর বিম কারেন্ট হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছিল, যা ব্র্যাগ শিখরে প্রায় 2 Gy/ms এর ডোজ রেট দেয়।

মডেলটি পেনের আইবিএ প্রোটন থেরাপি সিস্টেম থেকে মেশিন ডেটা ব্যবহার করে স্থানিক ডোজ বিতরণ গণনা করে। দলটি ভক্সেল-বাই-ভক্সেল ভিত্তিতে উপরে উল্লিখিত রেডিওফিজিক্যাল, রেডিওকেমিক্যাল এবং রেডিওবায়োলজিকাল পরামিতিগুলি পরিমাপ করতে মডেল আউটপুটগুলি ব্যবহার করে। ডিফেন্ডারফার উল্লেখ করেছেন যে মডেলের নমনীয়তা নতুন পরীক্ষামূলক প্রমাণের সাথে তুলনা করার জন্য পরামিতিগুলিকে পরিমার্জিত করতে সক্ষম করে।

গবেষকরা প্রথমে অক্সিজেন প্রভাবের মাধ্যমে তেজস্ক্রিয় সংবেদনশীলতা মডুলেশন পরীক্ষা করেছিলেন: হাইপোথিসিস যে অতি উচ্চ মাত্রায় অক্সিজেন হ্রাস স্বাভাবিক টিস্যুতে হাইপোক্সিয়াকে অনুকরণ করে, তাদের আরও রেডিওরেসিস্ট্যান্ট করে তোলে। ডিফেন্ডারফার দেখিয়েছেন কিভাবে অতি উচ্চ মাত্রায়, ক্ষণস্থায়ী অক্সিজেন হ্রাস স্থান ও সময়ের উপর ভিন্নভাবে ঘটে এবং কার্যকর ডোজ জমা কমায়।

দলটি ডোজ রেট-নির্ভর অক্সিজেন হ্রাস এবং পুনরুদ্ধারের গণনা করেছে, এবং চারটি ডেলিভারি মোডের জন্য অক্সিজেন ঘনত্বের বিপরীতে শক্তি জমাকরণ নির্ধারণ করেছে। হাইব্রিড পিবিএস-আরএফ কৌশলটি অক্সিজেনের ঘনত্বের সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য নিম্নগামী স্থানান্তর প্রদর্শন করেছে।

অক্সিজেন হল কয়েকটি ডোজ রেট-নির্ভর প্রজাতির মধ্যে একটি যা জৈব র্যাডিকেল গঠনে সহায়তা করে, যা ডিএনএ ক্ষতির একটি পরিচিত অগ্রদূত। তাই পরবর্তীতে, গবেষকরা সময়ের সাথে সাথে জৈব র্যাডিকেলের ঘনত্ব নির্ধারণের জন্য রেডিওকেমিক্যাল হার সমীকরণ ব্যবহার করেছেন, বক্ররেখার নিচে ক্রমবর্ধমান এলাকা ডিএনএ ক্ষতির জন্য একটি সারোগেট মেট্রিক। চারটি ডেলিভারি পদ্ধতির জন্য, ফ্ল্যাশ সংশ্লিষ্ট প্রচলিত ইরেডিয়েশনের তুলনায় ক্ষতির মাত্রা কমিয়েছে।

ফ্ল্যাশ-এর ​​টিস্যু-স্পেয়ারিং প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য প্রস্তাবিত আরেকটি সম্ভাব্য প্রক্রিয়া হল অতি উচ্চ মাত্রার হারে সঞ্চালিত প্রতিরোধক কোষগুলির বিকিরণ-প্ররোচিত মৃত্যু হ্রাস। এটি তদন্ত করার জন্য, দলটি একটি রেডিওবায়োলজিকাল মডেল প্রয়োগ করেছে যা বিবেচনা করে যে কীভাবে বিকিরণ রক্তের সঞ্চালন পুলের সাথে ছেদ করে ইমিউন কোষের বেঁচে থাকার পরিমাণ নির্ধারণ করতে।

চারটি কৌশলের জন্য ডোজ হারের কার্যকারিতা হিসাবে নিহত ইমিউন কোষের অনুপাতের প্লট করা থেকে জানা যায় যে পিবিএস সবচেয়ে বেশি কোষের মৃত্যু ঘটায়, সম্ভবত কারণ এটি রক্তের পুলের বিভিন্ন অংশকে বিকিরণের সংস্পর্শে আসার জন্য সবচেয়ে বেশি সময় দেয়।

সামগ্রিকভাবে, তিনটি মেকানিস্টিক মডেল তাদের র‌্যাঙ্কিংয়ে সম্মত হয়েছে, পিবিএস-আরএফ মডেলের জন্য সবচেয়ে বেশি টিস্যু স্পেয়ারিং সহ। সবচেয়ে কম কার্যকর ডেলিভারি কৌশল ছিল পিবিএস, সম্ভবত এর অন্তর্নিহিত দীর্ঘ সময়ের জন্য (বিশেষ করে শক্তি-স্তর পরিবর্তনের জন্য) উল্লেখযোগ্য অক্সিজেন পূরন, র্যাডিকেলগুলির ধারণ বৃদ্ধি এবং রোগ প্রতিরোধক কোষের বেঁচে থাকার অনুমতি দেয়।

"আমরা বিভিন্ন ডেলিভারি কৌশলগুলির জন্য স্থানিক-অস্থায়ী ডোজ-রেট কাঠামোর মধ্যে পার্থক্য চিহ্নিত করেছি এবং কীভাবে এটি অতি উচ্চ মাত্রায় ডোজ হারে টিস্যু স্পেয়ারিংকে প্রভাবিত করে, কেবলমাত্র ক্ষেত্র-গড় ডোজ হার দেখার চেয়ে আরও সূক্ষ্ম উপায়ে," ডিফেন্ডারফার উপসংহারে এসেছিলেন। দলের অনুসন্ধানগুলি ফ্ল্যাশ প্রভাবকে সর্বাধিক করার জন্য প্রোটন চিকিত্সার পরিকল্পনাগুলির স্থানিক-অস্থায়ী কাঠামোকে আরও ভালভাবে বোঝার এবং অভিযোজিত করার পথ তৈরি করতে পারে।