הקרנת FLASH חוסכת על תאי מערכת החיסון במהלך טיפול בפרוטונים - עולם הפיזיקה

הקרנת FLASH חוסכת על תאי מערכת החיסון במהלך טיפול בפרוטונים - עולם הפיזיקה

חותמת זמן: 30 בינואר 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="מודל זרימת דם במוח התפשטות מרחבית-זמנית של דם (סגול) דרך הכלים (צהובים) במודל המוח המשוחזר. משמאל לימין: ההתפלגות בהתחלה (0.2 שניות), לאחר 1.5 שניות ובשיווי משקל (יותר מ-7 שניות), כאשר זרימת הדם אל המוח ומחוצה לו שווה. (באדיבות: CC BY 4.0/פיז. מד. ביול. 10.1088/1361-6560/ad144e)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells- במהלך-פרוטון-תרפיה-physics-world.jpg">מודל זרימת דם במוח
מודל זרימת דם במוח התפשטות מרחבית-זמנית של דם (סגול) דרך הכלים (צהובים) במודל המוח המשוחזר. משמאל לימין: ההתפלגות בהתחלה (0.2 שניות), לאחר 1.5 שניות ובשיווי משקל (יותר מ-7 שניות). (באדיבות: CC BY 4.0/פיז. מד. ביול. 10.1088/1361-6560/ad144e)

טיפול בקרינה בסרטן יכול לעורר את התגובה החיסונית של הגוף ולעכב את צמיחת הגידול, אך הוא גם יכול להפחית את רמת הלימפוציטים, תאי הדם הלבנים הקשורים לתגובה החיסונית, וכתוצאה מכך לפגיעה בשליטה על הגידול ופרוגנוזה לקויה. חומרת הלימפופניה הנגרמת על ידי קרינה תואמת את המינון הנמסר לתאי הדם והלימפוציטים במחזור הדם. ככזה, מזעור המינון ללב, לדם היקפי ולאיברי הלימפה יכולה לעזור להפחית את ההשפעה המזיקה הזו.

כדי לחקור את התיאוריה הזו עוד יותר, Antje Galts ו עבדלחאלק חממי מאוניברסיטת דורטמונד בדק האם טיפולי רדיו FLASH - קרינה המועברת בשיעורי מינון גבוהים במיוחד - יכולה להפחית את רמת דלדול תאי מערכת החיסון במהלך טיפול פרוטונים של חולי סרטן המוח.

"המנגנון הביולוגי שמאחורי ההשפעה החוסכת של FLASH שנצפה בשיעורי מינון גבוהים עדיין לא מובן במלואו. עם זאת, אחת התיאוריות המוצעות היא ההשערה החיסונית, אשר מציעה כי מתן המינון המיידי של הקרנת FLASH מפחית באופן משמעותי את דלדול הלימפוציטים במחזור על ידי מזעור זמן החשיפה", מסביר חממי. "במחקר שלנו, הראינו שטיפול מופחת ומתן מינון מהיר חסכו תאי מערכת החיסון עד פי 27 בהשוואה לתוכנית טיפול קונבנציונלית של סריקת עיפרון-קרן פרוטונים".

Galts וחמי השתמשו בא מודל זרימת דם דוסימטרית לדמות את המינון ללימפוציטים במחזור הדם במהלך טיפול פרוטונים קונבנציונלי ומבוסס FLASH (IMPT) של גידול במוח. מודל העברת הקרן הדינמית מדמה תוכנית טיפול מפוצלת IMPT תוך התחשבות בשינוי המרחב-טמפורלי של קצב המינון של כל קרן עיפרון פרוטון בודד. חממי מציין כי המודל משלב פרמטרי אספקה ​​מציאותיים מציקלוטונים זמינים מסחרית.

כדי לשקף במדויק את זרימת הדם במוח האנושי, Galts והאמי מיפו כלי דם ישירות מתמונות אנגיוגרפיה של MR במוח. הם השתמשו במודל המוח-וסקולרי שהתקבל, שכלל 465 כלי דם ו-8841 ענפי כלי דם בודדים, כדי לדמות את מחזור הדם של תאי מערכת החיסון בתוך זרם הדם.

החוקרים יצרו תכניות טיפול ריאליסטיות של IMPT לגידול גליובלסטומה, תוך שימוש בארבע קרני פרוטונים תקריות ופרמטרי מסירה רלוונטיים מבחינה קלינית. לאחר מכן הם חישבו את שדות הקרינה המשתנים בזמן שהדם במחזור הדם נחשף אליהם במהלך מתן תוכניות הטיפול בפרוטונים ואת המינון המצטבר לאחר הטיפול, ודיווחו על ממצאיהם ב פיזיקה ברפואה וביולוגיה.

גליובלסטומה היא הצורה הקטלנית ביותר של סרטן המוח וטיפול בה באמצעות הקרנות עלול לגרום ללימפוניה ממושכת הנגרמת בקרינה. "על ידי מודל של מערכת כלי דם במוח במהלך אספקת קרינה, אנו מקווים לקבל תובנות עמוקות יותר לגבי האופן שבו רדיותרפיה משפיעה על התגובה החיסונית בקבוצות אלו של חולים, מה שעלול להוביל לאסטרטגיות טיפוליות משופרות", אומר חממי.

השוואות תכניות

Galts וחמי בחנו ארבעה תרחישי טיפול: IMPT FLASH עם שבר בודד של 22.3 Gy; היפופרקציונלי FLASH באמצעות שני שברים של 14.6 Gy וחמישה שברים של 8 Gy; ו-IMPT קונבנציונלי באמצעות שלושים ושניים שברי 2 Gy. עבור כל תוכנית טיפול, הם העריכו את ההשפעה הדוסימטרית על הלימפוציטים במחזור הדם והעריכו את הרדיוטוקסיות שנוצרה.

היסטוגרמות של מינון-נפח גילו שטיפול בקרינה ב-FLASH הפחית משמעותית את שיעור התאים המוקרנים בהשוואה לשיעור המינון המקובל של IMPT. במהלך חלק הטיפול הראשון, כל שלוש תוכניות ה-FLASH הקרינו בסביבות 1.52% מנפח הדם במחזור, בעוד שה-IMPT הקונבנציונלי הקרינה 2.18%. תוכניות FLASH מופרדות, שנמסרו על פני שניים או חמישה חלקים, הגדילו את הנפח המוקרן הזה ל-3.01% ו-7.35%, בהתאמה, בעוד ש-IMPT קונבנציונלי חשף 42.41% מהדם ההיקפי לקרינה.

לאחר מכן, החוקרים בדקו את רמת הלימפוציטים במחזור שקיבלו מינון של לפחות 7 cGy - סף שגורם לדלדול של 2% באוכלוסיית הלימפוציטים - במהלך כל הטיפול. לאחר השלמת IMPT קונבנציונלי, 25.65% מהלימפוציטים במחזור קיבלו מינון של לפחות 7 cGy. עבור טיפולי FLASH בודדים, שניים וחמישה חלקים, הנפחים שקיבלו יותר מסף מינון זה היו 1.21%, 2.30% ו-5.14%, בהתאמה.

הנפחים של לימפוציטים במחזור המקבלים מינונים של יותר מ-100 cGy, מה שגורם לדלדול של 30%, היו 0.77%, 1.28% ו-2.09% עבור FLASH יחיד, שני וחמישה חלקים, בהתאמה, ו-0.10% במהלך IMPT קונבנציונלי.

Galts וחמי חקרו גם את התגובה של לימפוציטים CD4+ ו-CD8+, בעלי התפלגות שונות בדם היקפי, לתרחישי ההקרנה השונים. עבור שני סוגי הלימפוציטים, הרג תאים לאחר החלק הראשון היה 0.66%, 0.62%, 0.32% ו-0.08% עבור FLASH יחיד, שני וחמישה חלקים, ו-IMPT קונבנציונלי, בהתאמה.

לאחר הטיפול המלא, הדלדול בלימפוציטים היה 1.02% ו-1.56% עבור חלקים של שני וחמישה טיפולים, בהתאמה, ו-2.14% עבור IMPT קונבנציונלי. ממצאים אלו מוכיחים שטיפול פרוטונים ב-FLASH חוסך תאי חיסון במחזור במהלך טיפול תוך גולגולתי, כאשר חלק בודד של FLASH מפחית את שיעור הדלדול בכמעט 70% בהשוואה ל-IMPT קונבנציונלי.

חממי מספר עולם הפיזיקה שכעת הם מרחיבים את המודל כך שיכלול סרטן ראש וצוואר. "יתר על כן, אנו בוחנים שיטות שונות לאספקת FLASH והשפעתן על דלדול המערכת החיסונית, תוך התמקדות מיוחדת בטיפול FLASH קונפורמי המבוסס על אפנון אנרגיה פסיבי וספציפי למטופל", הוא מסביר. "למודל האספקה ​​הזה יש פוטנציאל לחסוך לימפוציטים במחזור יותר בהשוואה לאספקת FLASH".

בול זמן:

עוד מ עולם הפיזיקה