FLASH-kiirgus säästab prootonravi ajal immuunrakke – Physics World

FLASH-kiirgus säästab prootonravi ajal immuunrakke – Physics World

Ajatempel: 30. jaanuar 2024 8:00

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells-during-proton-therapy-physics-world.jpg" data-caption="Verevoolu modelleerimine ajus Vere spatiotemporaalne levik (violetne) läbi veresoonte (kollane) rekonstrueeritud ajumudelis. Vasakult paremale: jaotus alguses (0.2 s), 1.5 s pärast ja tasakaaluolekus (kauem kui 7 s), kui verevool ajju ja sealt välja on võrdsed. (Viisakalt: CC BY 4.0/Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells-during-proton-therapy-physics-world.jpg”>Verevoolu modelleerimine ajus
Verevoolu modelleerimine ajus Vere spatiotemporaalne levik (violetne) läbi veresoonte (kollane) rekonstrueeritud ajumudelis. Vasakult paremale: jaotus alguses (0.2 s), 1.5 s pärast ja tasakaaluolekus (kauem kui 7 s). (Viisakalt: CC BY 4.0/Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)

Vähi ravi kiirgusega võib stimuleerida organismi immuunvastust ja pärssida kasvaja kasvu, kuid see võib ka vähendada lümfotsüütide, immuunvastusega seotud valgete vereliblede taset, mille tulemuseks on kasvaja kontrolli halvenemine ja halb prognoos. Selle kiirgusest põhjustatud lümfopeenia raskusaste on korrelatsioonis ringlevatele vererakkudele ja lümfotsüütidele manustatud annusega. Sellisena võib südame, perifeerse vere ja lümfoidorganite annuse minimeerimine aidata seda kahjulikku mõju vähendada.

Selle teooria edasiseks uurimiseks Antje Galts ja Abdelkhalek Hammi TU Dortmundi ülikoolist uuris, kas FLASH-kiiritusravi – ülikõrgete doosikiirustega kiirgus – võib vähendada immuunrakkude ammendumise taset ajuvähiga patsientide prootonravi ajal.

"Täheldatud FLASH-i säästva efekti bioloogiline mehhanism suurte annuste korral ei ole veel täielikult teada. Üks väljapakutud teooriatest on aga immuunhüpotees, mis viitab sellele, et FLASH-kiirguse hetkeline doos vähendab oluliselt tsirkuleerivate lümfotsüütide ammendumist, minimeerides kokkupuuteaega,“ selgitab Hammi. "Oma uuringus näitasime, et hüpofraktsioneeritud ravi ja kiire annuse manustamine säästsid immuunrakke kuni 27 korda võrreldes tavapärase fraktsioneeritud prootonpliiatsi-kiirega skaneerimise raviplaaniga."

Galts ja Hammi kasutasid a dosimeetriline verevoolu mudel simuleerida doosi ringlevatele lümfotsüütidele ajukasvaja tavapärase ja FLASH-põhise intensiivsusmoduleeritud prootonteraapia (IMPT) ajal. Dünaamilise kiire kohaletoimetamise mudel simuleerib IMPT fraktsioneeritud raviplaani, võttes samal ajal arvesse iga üksiku prootoni pliiatsikiire doosikiiruse ajaruumilist varieerumist. Hammi märgib, et mudel sisaldab realistlikke tarneparameetreid müügilolevatelt tsüklotronitelt.

Inimese aju vereringe täpseks kajastamiseks kaardistasid Galts ja Hammi veresooned otse aju MR-angiograafia piltidelt. Nad kasutasid saadud tserebrovaskulaarset mudelit, mis hõlmas 465 veresoont ja 8841 üksikut veresoone haru, et simuleerida immuunrakkude vereringet vereringes.

Teadlased koostasid realistlikud IMPT-raviplaanid glioblastoomi kasvaja jaoks, kasutades nelja prootonkiirt ja kliiniliselt olulisi kohaletoimetamisparameetreid. Seejärel arvutasid nad välja ajas varieeruvad kiirgusväljad, millega tsirkuleeriv veri kokku puutub prootonteraapia plaanide esitamise ajal, ja kogunenud doosi pärast ravi, esitades oma leiud Füüsika meditsiinis ja bioloogias.

Glioblastoom on ajuvähi kõige surmavam vorm ja selle ravi kiiritusraviga võib põhjustada pikaajalist kiirgusest põhjustatud lümfopeeniat. "Kiirituse manustamise ajal ajuveresoonkonna süsteemi modelleerimisega loodame saada sügavamat teavet selle kohta, kuidas kiiritusravi mõjutab nende patsientide rühmade immuunvastust, mis võib viia paranenud ravistrateegiateni, " ütleb Hammi.

Plaani võrdlused

Galts ja Hammi uurisid nelja ravistsenaariumi: IMPT FLASH ühe 22.3 Gy fraktsiooniga; hüpofraktsioneeritud FLASH, kasutades kahte 14.6 Gy ja viit 8 Gy fraktsiooni; ja tavapärane IMPT, milles kasutatakse 2 XNUMX Gy murdu. Iga raviplaani puhul hindasid nad dosimeetrilist mõju ringlevatele lümfotsüütidele ja sellest tulenevat radiotoksilisust.

Annuse ja mahu histogrammid näitasid, et FLASH-kiiritusravi vähendas oluliselt kiiritatud rakkude osakaalu võrreldes tavapärase doosikiirusega IMPT-ga. Esimese ravifraktsiooni ajal kiiritasid kõik kolm FLASH-skeemi umbes 1.52% ringleva vere mahust, samas kui tavaline IMPT kiiritas 2.18%. Hüpofraktsioneeritud FLASH-plaanid, mis tarniti üle kahe või viie fraktsiooni, suurendasid kiiritatud mahtu vastavalt 3.01% ja 7.35%ni, samas kui tavaline IMPT eksponeeris kiirgusele 42.41% perifeersest verest.

Järgmisena uurisid teadlased tsirkuleerivate lümfotsüütide taset, mis said kogu ravi jooksul vähemalt 7 cGy doosi – lävi, mis põhjustab lümfotsüütide populatsiooni 2% ammendumise. Pärast tavapärase IMPT lõpetamist said 25.65, 7% ringlevatest lümfotsüütidest annuse vähemalt 1.21 cGy. Ühe-, kahe- ja viiefraktsioonilise FLASH-ravi puhul olid sellest doosilävest suuremad kogused vastavalt 2.30%, 5.14% ja XNUMX%.

Tsirkuleerivate lümfotsüütide mahud, mis said annuseid üle 100 cGy, mis põhjustab 30% ammendumise, olid vastavalt 0.77%, 1.28% ja 2.09% ühe-, kahe- ja viiefraktsioonilise FLASH-i puhul ning 0.10% tavapärase IMPT ajal.

Galts ja Hammi uurisid ka perifeerses veres erineva jaotusega CD4+ ja CD8+ lümfotsüütide vastust erinevatele kiiritusstsenaariumidele. Mõlema lümfotsüütide tüübi puhul oli rakkude tapmine pärast esimest fraktsiooni vastavalt 0.66%, 0.62%, 0.32% ja 0.08% ühe-, kahe- ja viiefraktsioonilise FLASH-i ja tavapärase IMPT puhul.

Pärast täielikku ravi oli lümfotsüütide vähenemine vastavalt 1.02, 1.56% ja 2.14, 70% kahe ja viie raviga fraktsioonide puhul ning XNUMX, XNUMX% tavapärase IMPT puhul. Need leiud näitavad, et FLASH prootonteraapia säästab intrakraniaalse ravi ajal ringlevaid immuunrakke, kusjuures ühe fraktsiooniga FLASH vähendab ammendumise määra peaaegu XNUMX% võrreldes tavapärase IMPT-ga.

Hammi räägib Füüsika maailm et nad laiendavad nüüd mudelit, hõlmates ka pea- ja kaelavähki. "Lisaks uurime erinevaid FLASH-i kohaletoimetamise meetodeid ja nende mõju immuunsüsteemi ammendumisele, keskendudes eelkõige konformsele FLASH-ravile, mis põhineb passiivsel, patsiendispetsiifilisel energiamodulatsioonil," selgitab ta. "Sellel tarnemudelil on potentsiaal säästa rohkem tsirkuleerivaid lümfotsüüte, võrreldes FLASH-i läbilaskmisega."

Ajatempel:

Veel alates Füüsika maailm