FLASH-säteilytys säästää immuunisoluja protonihoidon aikana – Physics World

FLASH-säteilytys säästää immuunisoluja protonihoidon aikana – Physics World

Aikaleima: 30. tammikuuta 2024 8

<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="Verenkierron mallinnus aivoissa Veren spatiotemporaalinen eteneminen (violetti) verisuonten läpi (keltainen) rekonstruoidussa aivomallissa. Vasemmalta oikealle: jakautuminen alussa (0.2 s), 1.5 s jälkeen ja tasapainotilassa (pidempään kuin 7 s), kun veren virtaus aivoihin ja aivoista ulos ovat yhtä suuret. (Kohtelias: CC BY 4.0/Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells- aikana-proton-terapia-physics-world.jpg”>Verenkierron mallinnus aivoissa
Verenkierron mallinnus aivoissa Veren spatiotemporaalinen eteneminen (violetti) verisuonten läpi (keltainen) rekonstruoidussa aivomallissa. Vasemmalta oikealle: jakauma alussa (0.2 s), 1.5 s jälkeen ja tasapainotilassa (pidempään kuin 7 s). (Kohtelias: CC BY 4.0/Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)

Syövän hoito säteilyllä voi stimuloida elimistön immuunivastetta ja estää kasvaimen kasvua, mutta se voi myös vähentää lymfosyyttien eli immuunivasteeseen liittyvien valkosolujen määrää, mikä johtaa kasvaimen hallinnan heikkenemiseen ja huonoon ennusteeseen. Tämän säteilyn aiheuttaman lymfopenian vakavuus korreloi verenkierrossa oleville verisoluille ja lymfosyyteille toimitetun annoksen kanssa. Sellaisenaan sydämen, ääreisveren ja imusolmukkeiden annoksen minimoiminen voisi auttaa vähentämään tätä haitallista vaikutusta.

Tutkiakseen tätä teoriaa tarkemmin Antje Galts ja Abdelkhalek Hammi TU Dortmundin yliopistosta tutki, voisiko FLASH-sädehoito – erittäin suurilla annosnopeuksilla annettu säteily – vähentää immuunisolujen ehtymistä aivosyöpäpotilaiden protonihoidon aikana.

"Havaitun FLASH-säästövaikutuksen biologista mekanismia suurilla annosnopeuksilla ei ole vielä täysin ymmärretty. Yksi ehdotetuista teorioista on kuitenkin immuunihypoteesi, joka viittaa siihen, että FLASH-säteilytyksen hetkellinen annos vähentää merkittävästi kiertävien lymfosyyttien ehtymistä minimoimalla altistusajan”, Hammi selittää. "Tutkimuksessamme osoitimme, että hypofraktioitu hoito ja nopea annostelu säästävät immuunisoluja jopa 27 kertaa verrattuna perinteiseen fraktioituun protonikynäsäde-skannaushoitoon."

Galts ja Hammi käyttivät a dosimetrinen verenvirtausmalli simuloida annosta kiertäville lymfosyyteille aivokasvaimen tavanomaisen ja FLASH-pohjaisen intensiteettimoduloidun protonihoidon (IMPT) aikana. Dynaaminen säteen jakelumalli simuloi IMPT-fraktioitua hoitosuunnitelmaa samalla kun otetaan huomioon kunkin yksittäisen protonikynäsäteen annosnopeuden spatiotemporaalinen vaihtelu. Hammi huomauttaa, että mallissa on realistiset toimitusparametrit kaupallisesti saatavilta syklotroneilta.

Kuvastaakseen tarkasti ihmisen aivojen verenkiertoa Galts ja Hammi kartoittivat verisuonia suoraan aivojen MR-angiografiakuvista. He käyttivät tuloksena saatua aivoverisuonimallia, joka sisälsi 465 verisuonia ja 8841 yksittäistä suonen haaraa, simuloidakseen immuunisolujen kiertoa verenkierrossa.

Tutkijat loivat realistisia IMPT-hoitosuunnitelmia glioblastoomakasvaimelle käyttämällä neljää sattuvaa protonisädettä ja kliinisesti merkityksellisiä toimitusparametreja. Sitten he laskivat ajassa vaihtelevat säteilykentät, joille kiertävä veri altistuu protonihoitosuunnitelmien toimituksen aikana, sekä hoidon jälkeen kertyneen annoksen. Fysiikka lääketieteessä ja biologiassa.

Glioblastooma on aivosyövän tappavin muoto, ja sen hoito sädehoidolla voi aiheuttaa pitkittynyttä säteilyn aiheuttamaa lymfopeniaa. "Mallentamalla aivoverenkiertojärjestelmää säteilyn aikana toivomme saavamme syvempää näkemystä siitä, kuinka sädehoito vaikuttaa immuunivasteeseen näissä potilasryhmissä, mikä saattaa johtaa terapeuttisten strategioiden parantamiseen", Hammi sanoo.

Suunnittele vertailuja

Galts ja Hammi tutkivat neljä hoitoskenaariota: IMPT FLASH yhdellä 22.3 Gy:n fraktiolla; hypofraktioitu FLASH käyttäen kahta 14.6 Gy:n ja viittä 8 Gy:n fraktiota; ja tavanomainen IMPT käyttäen kolmekymmentäkaksi 2 Gy:n fraktiota. Jokaisen hoitosuunnitelman osalta he arvioivat annostusvaikutuksen kiertäviin lymfosyytteihin ja arvioivat siitä aiheutuvan radiotoksisuuden.

Annostilavuushistogrammit paljastivat, että FLASH-sädehoito vähensi merkittävästi säteilytettyjen solujen osuutta verrattuna tavanomaiseen IMPT-annosnopeuteen. Ensimmäisen hoitofraktion aikana kaikki kolme FLASH-ohjelmaa säteilyttivät noin 1.52 % kiertävän veren tilavuudesta, kun taas tavanomainen IMPT säteilytti 2.18 %. Hypofraktioidut FLASH-suunnitelmat, jotka toimitettiin kahdessa tai viidessä fraktiossa, lisäsivät tämän säteilytetyn määrän 3.01 prosenttiin ja 7.35 prosenttiin, kun taas perinteinen IMPT altisti 42.41 % ääreisverestä säteilylle.

Seuraavaksi tutkijat tutkivat kiertävien lymfosyyttien tasoa, jotka saivat vähintään 7 cGy:n annoksen – kynnysarvo, joka aiheuttaa 2 %:n ehtymisen lymfosyyttipopulaatiossa – koko hoidon ajan. Tavanomaisen IMPT:n suorittamisen jälkeen 25.65 % kiertävistä lymfosyyteistä sai vähintään 7 cGy:n annoksen. Yhden, kahden ja viiden fraktion FLASH-hoidoissa tämän annoskynnyksen ylittävät määrät olivat 1.21 %, 2.30 % ja 5.14 %.

Verenkierrossa olevien lymfosyyttien tilavuudet, jotka saivat yli 100 cGy:n annoksia, mikä aiheuttaa 30 %:n ehtymisen, olivat 0.77 %, 1.28 % ja 2.09 % yhden, kahden ja viiden fraktion FLASHissa ja 0.10 % tavanomaisen IMPT:n aikana.

Galts ja Hammi tutkivat myös CD4+- ja CD8+-lymfosyyttien, joilla on erilainen jakautuminen perifeerisessä veressä, vastetta erilaisiin säteilytysskenaarioihin. Molemmilla lymfosyyttityypeillä solujen tappaminen ensimmäisen fraktion jälkeen oli 0.66 %, 0.62 %, 0.32 % ja 0.08 % yhden, kahden ja viiden fraktion FLASH:lla ja tavanomaisella IMPT:llä.

Täyden hoidon jälkeen lymfosyyttien väheneminen oli 1.02 % ja 1.56 % kahden ja viiden käsittelyn fraktioissa ja 2.14 % tavanomaisessa IMPT:ssä. Nämä havainnot osoittavat, että FLASH-protoniterapia säästää verenkierrossa olevia immuunisoluja kallonsisäisen hoidon aikana, ja yhden fraktion FLASH vähentää ehtymisnopeutta lähes 70 % verrattuna perinteiseen IMPT:hen.

Hammi kertoo Fysiikan maailma että he laajentavat nyt mallia kattamaan pään ja kaulan syövät. "Lisäksi tutkimme erilaisia ​​FLASH-annostelumenetelmiä ja niiden vaikutusta immuunijärjestelmän ehtymiseen keskittyen erityisesti konformiseen FLASH-hoitoon, joka perustuu passiiviseen, potilaskohtaiseen energian modulaatioon", hän selittää. "Tällä toimitusmallilla on mahdollisuus säästää enemmän kiertäviä lymfosyyttejä verrattuna ampumiseen FLASH-annostukseen."

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma