מיפוי פוטו-אקוסטי של חמצון הגידול מנבא את יעילות הקרנות

ההתקדמות בטיפול בקרינה חוללה מהפכה בטיפול בסרטן, אך יעילות הטיפול עשויה להשתנות משמעותית בין המטופלים. ההתפתחויות האחרונות בטכניקות הדמיה אפשרו לרופאים לעקוב אחר שינויים במבנה הגידול כדי להעריך את התגובה לטיפול בקרינה.

בעוד ששינויים מבניים עשויים לקחת שבועות עד להתפתח, המיקרו-סביבה של הגידול יכולה להיות אינדיקטור חזק ליעילות הטיפול. גידולים עם חמצון נמוך - גידולים היפוקסיים - עמידים יותר לטיפול בקרינה. ככזה, ניטור רמות חמצון הגידול בזמן אמת יכול לאפשר מתן טיפול מותאם אישית, ובכך לשפר את יעילות הטיפול. במטרה זו, צוות ב- אוניברסיטת מישיגן חוקר את השימוש בהדמיה פוטו-אקוסטית (PA) למיפוי רמות החמצן של הגידול.

כדי לקבל תמונות PA, פולסי לייזר מועברים לרקמה המעניינת. האור נספג חלקית, כאשר רמת הספיגה תלויה באורך גל הלייזר ובמקדם הספיגה של החומרים הממוקדים באורך גל זה. קליטה זו של אור מובילה להתרחבות תרמו-אלסטית ברקמה ולפליטת אולטרסאונד לאחר מכן, המתגלה באמצעות מתמר מערך אולטרסאונד ונותחה לבניית תמונת PA.

על ידי שימוש באורכי גל מרובים של אירוע, מחבר ראשון ג'אנגגון ג'ו, סופר בכיר ראול קופלמן והצוות שלהם פיתחו טכנולוגיית הדמיה פונקציונלית של הרשות הפלסטינית להדמיה כימית של פרמטרים של מיקרו-סביבה של גידול, כגון pH ורמות אשלגן או חמצן ברקמה. הם מדווחים על הממצאים שלהם ב ACS ננו.

החוקרים שילבו הדמיה של PA עם ננו-אלמנטים כימיים ממוקדי גידול (TTCCNE) הפועלים כניגוד PA כדי לדמיין את פיזור החמצן בתוך הגידול. הם יצרו את הננו-אלמנטים על ידי צימוד מחוון הזרחן Oxyphor G2 לננו-חלקיקים של פוליאקרילאמיד (PAA) בעלי אורך חיים זרחני ארוך (254-281 מיקרוסופט). באמצעות שני פולסי לייזר - המשאבה וקרני הבדיקה - ניתן למדוד את ההתפרקות האקספוננציאלית של הזרחן. קצב דעיכה זה תואם מאוד את רמות החמצן במיקרו-סביבת הגידול.

הדמיה פוטו-אקוסטית לכל החיים של חמצון הגידול

החוקרים פיתחו את טכניקת ההדמיה הפוטו-אקוסטית (PALT) שלהם במטרה לחזות את תגובת הגידול לטיפול בהקרנות.

להערכת הטכניקה in vivo, הם השתילו קסנושתלים שמקורם במטופל של סרטן שד שלילי משולש, הצורה האגרסיבית ביותר של סרטן השד, בתוך כריות השומן בשד של עכברים. לאחר שהגידול גדל, הם הזריקו ננו-חלקיקי G2-PAA דרך וריד הזנב של החיה, שהצטברו לאחר מכן בגידול.

הצוות העביר קרן משאבה של 630 ננומטר לגידול, פעלה כמקור עירור, והשתמש בקרן בדיקה של 920 ננומטר כדי לנטר את דעיכת המצב הנרגש, מה שאיפשר יצירת תמונות PALT של חמצון הגידול. בעוד שחמצון דם מספק רק הערכה עקיפה של חמצון רקמות, הדמיית חמצן מבוססת PALT מספקת הערכה ישירה של רמות החמצן ברקמה.

תמונות PALT מנבאות תגובת גידול

לאחר מכן, החוקרים טיפלו בעכברים בטיפול בקרינה, תוך מתן מינון כולל של 6 Gy לגידול בקצב מינון של 1.5 Gy/min. עם סיום הטיפול, הם קטפו את הגידולים וביצעו צביעה היסטולוגית כדי לקבוע את התפלגות הנזק ל-DNA.

כדי לחקור האם השיטה יכולה לחזות את תגובת הגידול, השוו החוקרים את נזקי ה-DNA עם תמונות PALT שהתקבלו לפני מתן הטיפול. הם זיהו מתאם מרחבי מצוין בין ריכוז החמצן של הגידול לפני הטיפול שנקבע באמצעות PALT לבין נזקי ה-DNA המושרה מקרינה שצוינו באמצעות צביעה היסטולוגית.

ניטור בזמן אמת של חמצון רקמת המוח יכול להתאים אישית את הקרנות

בריכוז חמצן מוגבר, הרגישות לרדיו של התאים עולה במהירות בהשוואה לאזורים עם חמצון מופחת. מכיוון שתמונות PALT עם פתרון מרחבי של חמצון גידול יכולות לזהות הפצה מגוונת של אזורים היפוקסיים, ג'ו טוען כי "הדמיית PA של חמצון הגידול המופעל על ידי TTCCNE מסוגלת לחזות את תגובות הגידול לטיפול בהקרנות, ובכך לאפשר החלטות טיפול מותאמות אישית".

הצוות מאמין שניתן להכליל את הדמיית PA עוד יותר, כדי לנטר את החומציות והאשלגן של הגידול, למשל. "באמצעות ה-TTCCNE המתאים, הדמיה כימית של הרשות הפלסטינית יכולה לחזות את היעילות של כימותרפיה (או של תרופות ספציפיות), כמו גם של טיפול אימונותרפי, עבור הגידול של החולה הנתון, ובכך להנחות את הבחירה בין שלושת הטיפולים הללו לעומת ניתוח", אומר ג'ו. .

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/photoacoustic-mapping-of-tumour-oxygenation-predicts-radiotherapy-efficacy/