Radiodynamisk terapi: udnyttelse af lys til at forbedre kræftbehandlinger – Physics World

Radiodynamisk terapi: udnyttelse af lys til at forbedre kræftbehandlinger – Physics World

Tidsstempel: 2. august 2023 kl. 8

PET-scanninger af en kontrolmus og en mus efter radiodynamisk terapi
Visualisering af RDT-effektivitet PET-scanninger af en kontrolmus (A) og en mus behandlet med radiodynamisk terapi (B), en uge efter behandlingen. Pilene angiver de primære tumorsteder; de stiplede cirkler indikerer metastaser. (Med høflighed: DM Yang et al., Biomed. Phys. Eng. Express 10.1088/2057-1976/ac9b5c)

Tumorer kan ødelægges på mange måder. Strålebehandling bruger stråler af ioniserende stråling til at beskadige DNA og ødelægge tumorceller. En mindre almindelig tilgang er fotodynamisk terapi, som bruger et lysaktiveret lægemiddel til at dræbe kræftceller via mitokondriel skade. Så er der den nye teknik med radiodynamisk terapi (RDT).

"Radiodynamisk terapi er kombinationen af ​​strålebehandling plus fotodynamisk terapi," forklarede Charlie Ma fra Fox Chase Cancer Center, hvor han talte for nylig AAPM årsmøde.

Fotodynamisk terapi bruger typisk synligt laserlys til at aktivere et lysfølsomt lægemiddel, der fortrinsvis er lokaliseret i tumorceller. Det aktiverede lægemiddel genererer stærkt cytotoksisk singlet oxygen, der forårsager celledød. Den begrænsede indtrængning af laserlys i væv betyder dog, at teknikken hovedsageligt bruges til at behandle overfladiske tumorer eller steder med endoskopisk adgang. For at behandle dybtliggende tumorer, som fotodynamisk terapi ikke kan nå, bruger RDT højenergi-fotonstråler til at aktivere fotosensibilisatoren.

"I RDT bruger vi 20 til 30 procent af dosis fra strålebehandling," forklarede Ma. "Og så bruger vi også Cherenkov-lyset." Han bemærkede, at denne Cherenkov-stråling, som genereres under strålebehandling, da behandlingsstrålen interagerer med patientens væv, vil have en næsten identisk lysfordeling med den terapeutiske strålingsdosisfordeling og derfor let kan planlægges.

Udover at akkumulere i den primære tumor, vil lægemidlet også blive absorberet af distribuerede metastatiske celler, som kan dræbes ved hjælp af en meget lav dosis Cherenkov-lys. "Nu for første gang gør RDT strålebehandling ikke kun lokal og regional, men en systemisk behandlingsteknik," sagde Ma.

Holdet hos Fox Chase bruger et lægemiddel kaldet 5-aminolevulinsyre (5-ALA) til RDT. 5-ALA optages af mitokondrierne i kræftceller med 10 til 20 gange større optagelse i tumorer end i normalt væv. En gang inde i en cancercelle metaboliseres 5-ALA til protoporphyrin IX (PpIX), en fotosensibilisator med en absorptionsspektrumtop ved omkring 380-430 nm. Dette er ikke ideelt til det røde laserlys, der ofte bruges til fotodynamisk terapi. Det er dog et godt match til Cherenkov-absorptionstoppen ved 370-430 nm.

Præklinisk bevis

I løbet af de sidste par år har Ma og hans team udført mange prækliniske undersøgelser med forskellige tumorcellelinjer og forskellige strålingsenergier. Han delte nogle resultater fra en stor undersøgelse (flere hundrede dyr), der vurderede RDT af tumorbærende mus ved hjælp af 100 mg/kg 5-ALA og 6, 15 eller 45 MV fotonbestråling.

Ma bemærkede, at tumoren var meget aggressiv, hvor 4 Gy strålebehandling alene kun dræbte omkring 10% af tumorcellerne. Derudover øgede RDT ved 6 MV ikke signifikant den terapeutiske effekt. "Det er derfor, folk bekymrede sig om, at Cherenkov-lys ikke er tilstrækkeligt," bemærkede han. "Men med 15 og 45 MV ser du langt mere tumorvækstforsinkelse. Vi studerer stadig, hvorfor der er denne dramatiske ændring på grund af energi, vi er nødt til at finde den nøjagtige mekanisme bag det."

Holdet brugte PET til at visualisere tumorsvind efter RDT. En uge efter behandling var tumorer i kontrolmus vokset og metastaseret, mens de behandlet med RDT havde meget mindre læsioner og ingen metastaser. Ma beskrev også en undersøgelse af en meget aggressiv kræft i skjoldbruskkirtlen hos kaniner. En uge efter 3 Gy strålebehandling voksede tumoren stadig. "Men hvis vi bruger RDT ved 3 Gy med 5-ALA, blev tumoren ikke set på PET-billederne." Han understregede, at PET giver en fremragende måde at udføre tidlig behandlingsevaluering på og kunne hjælpe med at afgøre, om RDT ville være effektiv hos en patient.

Fox Chase udfører nu et klinisk forsøg på RDT, hvor den første fase af undersøgelsen undersøger dosiseskalering (både stråledosis og lægemiddeldosis) i tumorer i sent stadium. Denne fase har nu nået det endelige dosisniveau med kun tre patienter tilbage, sagde Ma og påpegede, at der hidtil ikke var forekommet toksicitet i nogen tilfælde. Et andet RDT-forsøg på Universitetshospitalet Münster undersøger patienter med et første recidiv af glioblastom.

Sager fra det virkelige liv

Til sidst præsenterede Ma resultater fra en række sager fra det virkelige liv. "Du vil blive spændt på at se disse," sagde han til publikum og bemærkede, at "normalt tror folk ikke, det virker, medmindre du har en måneds billedbehandling med CT, MR eller PET".

I det første eksempel, en behandling af levermetastaser, viste han, at en måned efter RDT afslørede PET-billeddannelse, at ingen tumorer var tilbage. Dernæst præsenterede han et tilfælde af lungekræft med metastaser: "du kan se meget dramatiske resultater med tumorer deaktiveret efter RDT," sagde han.

Andre vellykkede RDT-behandlinger omfattede en esophageal cancer, en lungetumor med flere knoglemetastaser og en patient, der havde svigtet kemoterapi, men havde en god respons tre dage efter RDT. Ma bemærkede, at de fleste af patienterne havde kræft i de sene stadier og havde svigtet andre behandlinger. "Vi ser en effekt, så forhåbentlig kan vi forbedre deres overlevelse," tilføjede han.

"RDT kan være en lokal, regional og systemisk behandling, der kombinerer strålebehandling og fotodynamisk terapi," konkluderede Ma. "Vi har mange vitro , in vivo eksperimenter for at demonstrere dets terapeutiske potentiale, og selvom kliniske forsøg er få, håber jeg, at vi vil have flere resultater i fremtiden og gøre dette til noget virkelig nyttigt."

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden