क्या अल्ट्राहाई डोज रेट्स रेडियोथेरेपी को फ्लैश में बदल देंगे?

फ्लैश रेडियोथेरेपी - अत्यधिक उच्च खुराक दरों पर चिकित्सीय विकिरण का वितरण - दुनिया भर के शोधकर्ताओं और चिकित्सकों के लिए बहुत अधिक ध्यान देने वाला विषय है। तकनीक कैंसर कोशिकाओं को प्रभावी ढंग से मारने के दौरान स्वस्थ ऊतक को बचाने की क्षमता प्रदान करती है, लेकिन फ्लैश प्रभाव कैसे काम करता है, विकिरण वितरण को कैसे अनुकूलित किया जाए, और कैसे - और क्या - क्लिनिक में फ्लैश उपचार लाने के लिए कई प्रश्न बने हुए हैं।

की ऊँची एड़ी के जूते पर गर्म एफआरपीटी 2022 बार्सिलोना में सम्मेलन, भौतिकी संस्थान ने लंदन में एक दिवसीय बैठक की मेजबानी की जिसका शीर्षक था: अति-उच्च खुराक दर: एक फ्लैश में रेडियोथेरेपी को बदलना? कार्यक्रम के वक्ताओं का उद्देश्य उपरोक्त कुछ प्रश्नों का उत्तर देना और ब्रिटेन में नवीनतम फ्लैश शोध पर दर्शकों को अपडेट करना था।

हम क्या जानते हैं?

दिन के पहले वक्ता थे बेथानी रोथवेल मैनचेस्टर विश्वविद्यालय से और मैट लोव से क्रिस्टी, जिन्होंने FLASH की अवधारणा का परिचय दिया और समझाया कि तकनीक के बारे में हम वर्तमान में क्या जानते हैं और क्या नहीं जानते हैं। "फ्लैश में बड़ा सवाल यह है कि बख्शते प्रभाव क्यों होते हैं, तंत्र क्या है?" रोथवेल ने कहा।

आज तक किए गए प्रीक्लिनिकल अध्ययनों की छाप को देखते हुए - जो शुरू में इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करते थे, फिर प्रोटॉन और फोटॉन पर चले गए, और हाल ही में कार्बन और हीलियम आयन भी शामिल हैं - रोथवेल ने नोट किया कि प्रयोगों ने सामान्य ऊतक बख्शते के विभिन्न स्तरों का प्रदर्शन किया, जिसमें खुराक को संशोधित करने वाले कारक शामिल थे। लगभग 1.1 और 1.8 के बीच, और कोई ट्यूमर संशोधित प्रभाव नहीं। अध्ययनों से यह भी पता चलता है कि FLASH को प्रेरित करने के लिए 10 Gy या उससे अधिक की उच्च खुराक की आवश्यकता होती है, और ऑक्सीकरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

प्रोटॉन-आधारित फ्लैश पर ध्यान केंद्रित करते हुए लोवे ने नैदानिक ​​अनुवाद के कुछ व्यावहारिक विचारों पर विचार किया। "हमारे पास फ्लैश के लिए शर्तें हैं जिन्हें हमें पूरा करने की आवश्यकता है, लेकिन नैदानिक ​​​​आवश्यकताओं को भी पूरा करना है," उन्होंने समझाया। उन्होंने उच्च खुराक दरों की आवश्यकता और संभावित रूप से खुराक सीमा को पूरा करने के कुछ निहितार्थों का वर्णन किया।

पेंसिल-बीम स्कैनिंग के लिए, उदाहरण के लिए, प्रोटॉन बीम की ऊर्जा को बदलने के लिए एक डिग्रेडर का उपयोग किया जाता है; लेकिन परिणामी प्रकीर्णन और आवश्यक समतलीकरण वितरित खुराक दर को प्रभावित कर सकता है। लोवे ने बताया कि FAST-01 परीक्षण - दुनिया का पहला इन-ह्यूमन FLASH क्लिनिकल परीक्षण - ट्रांसमिशन मोड में प्रोटॉन का उपयोग करता है (जहां बीम ब्रैग चोटी पर रुकने के बजाय रोगी से होकर गुजरती है)। "हमने उच्च खुराक दर बनाए रखने के लिए कुछ अनुरूपता छोड़ दी है," उन्होंने समझाया।

लोवे ने जोर देकर कहा कि प्रोटॉन फ्लैश देने के लिए एक आशाजनक साधन हैं, क्योंकि उपकरण पहले से ही उच्च खुराक दर पैदा करने के लिए उपयुक्त है। लेकिन इस बात पर सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता है कि क्या वर्तमान नियोजन और वितरण दृष्टिकोण अभी भी उपयुक्त हैं। क्या FLASH रेडियोथेरेपी भिन्नों में दी जानी चाहिए, और कितनी? क्या हम प्रत्येक अंश में अलग-अलग दिशाओं से किरणें पहुंचा सकते हैं? "हमें मौजूदा नैदानिक ​​​​प्रक्रियाओं पर निर्माण करने की आवश्यकता है, इसलिए हम मौजूदा लाभों को नहीं खोते हैं," उन्होंने कहा। "बहुत काम किया जाना है।"

इलेक्ट्रॉनों के साथ अध्ययन

क्रिस्टोफर पीटरसन दर्शकों को ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में चल रहे शोध के बारे में बताया। उन्होंने फ्लैश को क्लिनिक में लाने में कुछ चुनौतियों का भी वर्णन किया - जिसमें फ्लैश को प्रेरित करने के लिए आवश्यक विशिष्ट बीम मापदंडों को परिभाषित करना और अंतर्निहित रेडियोबायोलॉजिकल तंत्र को समझना शामिल है - और अधिक प्रीक्लिनिकल डेटा की आवश्यकता पर जोर दिया।

इस लक्ष्य के लिए, ऑक्सफोर्ड टीम एक समर्पित 6 MeV इलेक्ट्रॉन रैखिक त्वरक का उपयोग कर रही है, जो प्रीक्लिनिकल FLASH प्रयोगों को करने के लिए कुछ Gy/min से लेकर कई kGy/s तक की खुराक दरों पर इलेक्ट्रॉन बीम वितरित कर सकता है। पीटरसन ने सिस्टम पर किए गए कुछ उदाहरण अध्ययनों का वर्णन किया, जिसमें चूहों के पूरे पेट में विकिरण शामिल है, जो सामान्य आंतों के ऊतकों के फ्लेश बख्शने की पुष्टि करता है। उपचार के परिणाम पर विभिन्न मापदंडों के प्रभाव की जांच से पता चला कि फ्लैश देने के लिए उपयोग की जाने वाली पल्स संरचना का प्रभाव हो सकता है, सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर औसत खुराक दर है।

आगे आगे देखते हुए, पीटरसन एक अलग दृष्टिकोण पर विचार कर रहे हैं। "मुझे लगता है कि अगर फ्लैश का क्लिनिक में बड़ा प्रभाव है, तो हमें मेगावोल्टेज फोटॉन बीम पर जाने की जरूरत है," उन्होंने कहा। टीम का वर्तमान सेट-अप मेगावोल्टेज फोटॉनों के साथ FLASH को सक्षम बनाता है, FLASH खुराक दरों को 0 से 15 मिमी की गहराई पर प्राप्त किया जाता है। उन्होंने कहा कि एक नया ट्रायोड गन इंस्टॉलेशन उच्च और अधिक लचीले आउटपुट को सक्षम करेगा।

प्रतिक्रिया निगरानी

बैठक में अन्य वक्ताओं में शामिल थे डेविड फर्नांडीज-एंटोरन कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से, जिन्होंने एक अभिनव का वर्णन किया इन विट्रो में फ्लैश उपचार के लिए लघु और दीर्घकालिक प्रतिक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए 3डी संस्कृति प्रणाली। उपकला के रूप में जाना जाता है, इन 3डी संस्कृतियों को विभिन्न कोशिकाओं से बनाया जा सकता है, जिसमें कैंसर और सामान्य माउस और मानव उपकला ऊतक शामिल हैं, और साल भर की अवधि के लिए बनाए रखा जा सकता है। फर्नांडीज-एंटोरन मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में नमूनों पर प्रोटॉन फ्लैश विकिरण के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए टीम के साथ काम कर रहे हैं।

यूके से अन्ना सुबील और रसेल थॉमस राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला प्रतिनिधियों को एनपीएल द्वारा हाल ही में प्रोटोन बीम की पूर्ण डोज़ीमेट्री के लिए दुनिया के पहले पोर्टेबल प्राथमिक मानक कैलोरीमीटर के विकास के बारे में बताया। कैलोरीमीटर खुराक की दर से स्वतंत्र होने और अल्ट्राहाई डोज रेट रेंज में खुराक के साथ रैखिक होने से लाभान्वित होते हैं, जिससे वे उच्च-खुराक, लघु-अवधि की खुराक डिलीवरी जैसे फ्लैश को मापने के लिए आदर्श रूप से अनुकूल हो जाते हैं। दरअसल, जैसा कि सुबील ने समझाया, फास्ट-01 क्लिनिकल परीक्षण की शुरुआत से पहले सिनसिनाटी चिल्ड्रेन हॉस्पिटल में फ्लैश प्रोटॉन बीम में एनपीएल प्राथमिक मानक प्रोटॉन कैलोरीमीटर का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था।

एलिस कोनराडसन स्वीडन में लुंड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ने सहज कैंसर वाले पालतू जानवरों के इलाज के लिए फ्लैश रेडियोथेरेपी के उपयोग के बारे में बात की। "हम नैदानिक ​​​​रूप से प्रासंगिक सेट-अप में फ्लैश को मान्य करना चाहते थे, इसलिए हमने पशु रोगियों के इलाज के लिए एक सहयोग शुरू किया," उन्होंने समझाया, यह देखते हुए कि कुत्तों को मनुष्यों के समान विकिरण गुणों और क्षेत्र के आकार के साथ इलाज किया जा सकता है। उन्होंने इस दृष्टिकोण के दोहरे लाभों की ओर इशारा किया: रोगियों को उन्नत निदान और उपचार प्राप्त होता है, जबकि शोधकर्ता उपयोगी नैदानिक ​​​​जानकारी प्राप्त करते हैं।

लुंड टीम 10 Gy/s से अधिक की खुराक दरों पर 400 MeV इलेक्ट्रॉन बीम वितरित करने के लिए एक संशोधित लिनाक का उपयोग कर रही है। कोनराडसन ने फ्लेश के एक अंश का उपयोग करते हुए कैनाइन कैंसर रोगियों में एक खुराक वृद्धि परीक्षण का वर्णन किया, जिसने निष्कर्ष निकाला कि दृष्टिकोण व्यवहार्य और सुरक्षित था, अधिकांश रोगियों में प्रतिक्रिया के साथ, और अधिकतम सहनशील खुराक 35 Gy।

कोनराडसन ने कैनाइन रोगियों के फ्लैश उपचार के दौरान गति प्रबंधन के लिए सतह-निर्देशित रेडियोथेरेपी के उपयोग का भी वर्णन किया। उन्होंने दर्शकों से कहा, "मुझे सच में लगता है कि पशु चिकित्सा रोगी अनुवाद अंतर को बंद करने में हमारी मदद कर सकते हैं।"

क्लिनिक में?

दिन का समापन इस बहस के साथ हुआ कि क्या FLASH क्लीनिक के लिए तैयार है। प्रथम वक्ता, रैन मैके द क्रिस्टी से, ऐसा नहीं लगता कि यह है। उन्होंने श्रोताओं को बताया कि उन्होंने FRPT 2022 में FLASH के अंतर्निहित तंत्र को समझने की उम्मीद में भाग लिया था - लेकिन वास्तव में संभावित विकल्पों के "शीर्ष 10" के साथ वापस आए, जिसमें फ्री रेडिकल पुनर्संयोजन से लेकर डीएनए क्षति, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों से लेकर स्थानीय ऑक्सीजन का प्रभाव शामिल था। उपभोग। "तो क्या आप FLASH तंत्र के बारे में इस सारी अनिश्चितता के साथ FLASH रेडियोथेरेपी प्रदान कर सकते हैं?" उसने पूछा।

जबकि FLASH रोगियों के लिए निर्धारित किया गया है, जिसमें त्वचा कैंसर के साथ एक रोगी का उपचार और हड्डी मेटास्टेस का FAST-01 प्रोटॉन FLASH परीक्षण शामिल है, मैके ने कहा कि "ये काफी सुरक्षित शुरुआती बिंदु हैं"।

मैके ने तर्क दिया कि वर्तमान में, यह स्पष्ट नहीं है कि प्रभावी FLASH रेडियोथेरेपी का एक कोर्स कैसे निर्धारित किया जाए और हम FLASH को प्रेरित करने के लिए आवश्यक खुराक दर या उपचार योजना में अनुकूलन करने के लिए प्रमुख मापदंडों के बारे में पर्याप्त नहीं समझते हैं। इतने सारे प्रश्न शेष होने के साथ, उन्होंने पूछा कि क्या हम उन नुस्खों की ओर बढ़ने के लिए तैयार हैं जो सामान्य ऊतक बख्शने के लिए FLASH पर निर्भर हैं। उन्होंने कहा, "फ्लैश रेडियोथेरेपी के व्यापक अनुप्रयोग के लिए हम कैसे आगे बढ़ते हैं, इस बारे में हमें सावधान रहना होगा।"

एक और समस्या प्रासंगिक उपचार मशीनों की कमी है, जिसमें FLASH देने के लिए कोई CE चिह्नित नैदानिक ​​उपकरण नहीं है। "हम केवल एक निर्माता की प्रोटॉन मशीनों के लिए अमेरिका में दी गई एक जांच उपकरण छूट के तहत वितरित कर सकते हैं," मैके ने कहा। उन्होंने यह भी बताया कि वर्तमान में FLASH डिलीवरी को सत्यापित करने का कोई तरीका नहीं है vivo में. "हकीकत में, हम एक उच्च खुराक दर प्रदान करते हैं और फ्लैश को प्रेरित करने की उम्मीद करते हैं," उन्होंने समझाया। "लेकिन FAST-01 में सबूत दिखाने के लिए कुछ भी नहीं है कि हमने FLASH दिया, हम आशा करते हैं कि FLASH को प्रेरित किया जा रहा है, लेकिन इसका कोई सबूत नहीं है।"

फोटॉन, प्रोटॉन या इलेक्ट्रॉन: जो क्लिनिक में FLASH रेडियोथेरेपी लाएंगे?

इस मामले में तर्क दिया गया कि फ्लैश क्लीनिक के लिए तैयार है रिकी शर्मा वेरियन से और यूनिवर्सिटी कॉलेज लंडन, जिन्होंने पहले प्रतिनिधियों को इसके बारे में बताया था FAST-01 और FAST-02 नैदानिक ​​परीक्षण.

शर्मा ने सुझाव दिया कि हो सकता है कि हम FLASH में निहित सटीक तंत्रों को नहीं जानते हों, लेकिन इसके शीघ्र कार्यान्वयन से पहले इसे पूरी तरह से समझने की आवश्यकता नहीं हो सकती है। परीक्षण रोगियों के जोखिम के बारे में चिंताओं को नियामक निकायों द्वारा संबोधित किया जाएगा, उन्होंने कहा कि नैदानिक ​​​​परीक्षणों को पहले से ही विनियामक अनुमोदन प्राप्त हो चुका है, और इन अध्ययनों में दीर्घकालिक अनुवर्ती बनाया गया है। उन्होंने कहा कि 200 से अधिक प्रीक्लिनिकल अध्ययन प्रकाशित किए गए हैं, जिनमें उच्च प्रभाव वाली पत्रिकाओं में सहकर्मी की समीक्षा वाले पेपर शामिल हैं। इनमें से किसी भी अध्ययन से यह नहीं पता चला कि FLASH से ट्यूमर के बचने का जोखिम हो सकता है।

"तो क्या फ्लैश क्लिनिक के लिए तैयार है? मेरा तर्क है कि यह पहले से ही क्लिनिक में है," शर्मा ने निष्कर्ष निकाला। "क्या यह सीई या एफडीए अनुमोदन के लिए तैयार है? नहीं यह नहीं। लेकिन यह नैदानिक ​​परीक्षणों के लिए तैयार है, पहले कदम उठाए जा चुके हैं।”

और दर्शकों ने शर्मा के साथ हाथ जोड़कर यह निष्कर्ष निकाला कि फ्लैश वास्तव में क्लिनिक के लिए तैयार है। अत्यधिक जानकारीपूर्ण दिन का उपयुक्त अंत।