فلیش پروٹون تھراپی: ترسیل کی بہترین تکنیک کو ننگا کرنا

FLASH ریڈیو تھراپی - انتہائی اعلی خوراک کی شرح پر علاج کی تابکاری کی فراہمی - اینٹی ٹیومر سرگرمی کو برقرار رکھتے ہوئے عام بافتوں کے زہریلے پن کو بڑے پیمانے پر کم کرنے کی صلاحیت فراہم کرتی ہے۔ جبکہ آج تک تقریباً تمام مطالعات پری کلینیکل رہے ہیں، مریض کا پہلا علاج FLASH کے ساتھ 2019 میں لوزان یونیورسٹی ہسپتال میں کیا گیا تھا، اور انسانوں میں پہلا کلینیکل ٹرائل گزشتہ سال مکمل جمع.

زیادہ تر پری کلینیکل فلیش اسٹڈیز کے ساتھ ساتھ مریض کے علاج میں الیکٹران کا استعمال کیا جاتا ہے۔ لیکن پروٹون تھراپی کے نظام FLASH خوراک کی شرح بھی فراہم کر سکتے ہیں، اور خاص طور پر طبی استعمال کے لیے امید افزا ثابت ہو سکتے ہیں، جو الیکٹران کے مقابلے میں خوراک کی زیادہ تقسیم اور گہرے ٹیومر کے علاج کی صلاحیت پیش کرتے ہیں۔ پروٹون بیم کو مختلف تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے پہنچایا جا سکتا ہے جو مختلف مقامی-وقتی خوراک کی شرح کے ڈھانچے کو تخلیق کرتی ہیں۔ تو FLASH پروٹون بیم کی فراہمی کے لیے سب سے بہترین طریقہ کون سا ہے؟

کی قیادت میں ایک ٹیم ایرک ڈیفنڈرفر یونیورسٹی آف پنسلوانیا سے یہ معلوم کرنے کے لیے کمپیوٹیشنل ماڈلنگ کا استعمال کر رہا ہے۔ Diffenderfer (پہلے مصنف کی جانب سے پیش کرنا رے یانگ BC کینسر سے) نے گروپ کے کام کو مقداری طور پر تعین کرنے کے لیے بیان کیا کہ پروٹون خوراک کی شرح کے ڈھانچے کے کون سے پہلو FLASH اثر کو زیادہ سے زیادہ بناتے ہیں۔

محققین نے پروٹون فلیش ڈیلیوری کے چار طریقوں کی تقلید کی: پنسل بیم اسکیننگ (PBS)، جو فوری طور پر فوکل ڈوز کی بلند ترین شرح فراہم کرتی ہے۔ رج فلٹر کا استعمال کرتے ہوئے ڈبل بکھرنا؛ ایک گھومنے والے ماڈیولٹر وہیل کا استعمال کرتے ہوئے رینج ماڈیولڈ ڈبل بکھرنا؛ اور ایک ہائبرڈ PBS-RF اپروچ جس میں پنسل بیم کو رج فلٹر کے ذریعے پہنچایا جاتا ہے تاکہ بیک وقت تمام گہرائیوں کو روشن کیا جا سکے۔

اس کے بعد انہوں نے عام ٹشو اسپیئرنگ پر ان مختلف فلیش ڈیلیوری طریقوں کے اثرات کا موازنہ کیا۔ خاص طور پر، انہوں نے ٹشو اسپیئرنگ کے تین سروگیٹ میٹرکس کا جائزہ لیا: آکسیجن کی کمی کا اثر؛ نامیاتی بنیاد پرست پرجاتیوں کی تشکیل کے حرکیات؛ اور گردش کرنے والے مدافعتی خلیوں کی بقا۔

ان میٹرکس کو ماڈل کرنے کے لیے، ہر ایک تکنیک کو 11x5x5 سینٹی میٹر کے ہدف تک 5 توانائی کی تہوں کے ساتھ مقامی طور پر مساوی پھیلاؤ والے بریگ چوٹی کا منصوبہ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ FLASH کے لیے cyclotron آؤٹ پٹ کو 500 nA کے بیم کرنٹ کے طور پر بیان کیا گیا تھا، جو Bragg چوٹی پر تقریباً 2 Gy/ms کی خوراک کی شرح دیتا ہے۔

ماڈل پین میں IBA پروٹون تھراپی سسٹم سے مشین ڈیٹا کا استعمال کرتے ہوئے مقامی خوراک کی تقسیم کا حساب لگاتا ہے۔ اس کے بعد ٹیم نے ووکسیل بائی ووکسل کی بنیاد پر مذکورہ بالا ریڈیو فزیکل، ریڈیو کیمیکل اور ریڈیو بائیولوجیکل پیرامیٹرز کی مقدار درست کرنے کے لیے ماڈل آؤٹ پٹ کا استعمال کیا۔ Diffenderfer نے نوٹ کیا کہ ماڈل کی لچک نئے تجرباتی شواہد کے ساتھ موازنہ کے لیے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کے قابل بناتی ہے۔

محققین نے سب سے پہلے آکسیجن اثر کے ذریعے ریڈیو حساسیت کی ماڈیولیشن کی جانچ کی: یہ مفروضہ کہ انتہائی زیادہ خوراک کی شرح پر آکسیجن کی کمی عام بافتوں میں ہائپوکسیا کی نقل کرتی ہے، جس سے وہ زیادہ ریڈیوریزسٹنٹ بنتے ہیں۔ Diffenderfer نے دکھایا کہ کس طرح انتہائی اعلی خوراک کی شرح پر، عارضی آکسیجن کی کمی جگہ اور وقت کے ساتھ مختلف ہوتی ہے اور مؤثر خوراک جمع کرنے کو کم کرتی ہے۔

ٹیم نے خوراک کی شرح پر منحصر آکسیجن کی کمی اور بحالی کا حساب لگایا، اور چاروں ترسیل کے طریقوں کے لیے آکسیجن کے ارتکاز کے مقابلے میں توانائی کے جمع ہونے کا تعین کیا۔ ہائبرڈ PBS-RF تکنیک نے آکسیجن کے ارتکاز میں سب سے اہم نیچے کی طرف تبدیلی کی نمائش کی۔

آکسیجن خوراک کی شرح پر منحصر کئی پرجاتیوں میں سے صرف ایک ہے جو نامیاتی ریڈیکلز کی تشکیل میں سہولت فراہم کرتی ہے، جو ڈی این اے کو پہنچنے والے نقصان کا ایک معروف پیش خیمہ ہے۔ اس کے بعد، محققین نے وقت کے ساتھ ساتھ نامیاتی ریڈیکلز کے ارتکاز کا تعین کرنے کے لیے ریڈیو کیمیکل ریٹ کی مساوات کا استعمال کیا، جس میں ڈی این اے کو پہنچنے والے نقصان کے لیے ایک سروگیٹ میٹرک وکر کے نیچے جمع ہوتا ہے۔ ترسیل کے چاروں طریقوں کے لیے، FLASH نے متعلقہ روایتی شعاع ریزی کے مقابلے میں نقصان کی سطح کو کم کیا۔

FLASH کے ٹشو اسپیئرنگ اثر کی وضاحت کرنے کے لیے تجویز کردہ ایک اور ممکنہ طریقہ کار انتہائی زیادہ خوراک کی شرح پر گردش کرنے والے مدافعتی خلیوں کی تابکاری سے متاثرہ موت میں کمی ہے۔ اس کی چھان بین کرنے کے لیے، ٹیم نے ایک ریڈیو بائیولوجیکل ماڈل کو نافذ کیا جس میں اس بات پر غور کیا گیا ہے کہ تابکاری کس طرح گردش کرنے والے خون کے تالاب کے ساتھ ملتی ہے تاکہ مدافعتی خلیوں کی بقا کا اندازہ لگایا جا سکے۔

چار تکنیکوں کے لیے خوراک کی شرح کے کام کے طور پر مارے جانے والے مدافعتی خلیوں کے تناسب کی منصوبہ بندی کرنے سے یہ بات سامنے آئی کہ پی بی ایس سیل کی سب سے بڑی موت کا سبب بنتا ہے، اس لیے کہ یہ خون کے تالاب کے مختلف حصوں کو تابکاری کے سامنے آنے میں زیادہ وقت دیتا ہے۔

مجموعی طور پر، تینوں میکانسٹک ماڈلز نے اپنی درجہ بندی پر اتفاق کیا، جس میں PBS-RF ماڈل کے لیے سب سے زیادہ ٹشو اسپیئرنگ دیکھی گئی۔ سب سے کم مؤثر ترسیل کی تکنیک پی بی ایس تھی، ممکنہ طور پر اس کے موروثی طویل عرصے سے (خاص طور پر انرجی لیئر سوئچنگ کے لیے) کی وجہ سے اہم آکسیجن بھرنے، ریڈیکلز کی برقراری میں اضافہ اور مدافعتی خلیوں کی بقا کو کم کرنے کی اجازت دی گئی۔

"ہم نے مختلف ڈیلیوری تکنیکوں کے لئے مقامی-وقتی خوراک کی شرح کے ڈھانچے میں فرق کی نشاندہی کی اور یہ کہ کس طرح انتہائی اعلی خوراک کی شرحوں پر ٹشو سپیئرنگ کو متاثر کرتا ہے، صرف فیلڈ کی اوسط خوراک کی شرح کو دیکھنے کے بجائے زیادہ لطیف طریقے سے،" ڈفنڈرفر نے نتیجہ اخذ کیا۔ ٹیم کے نتائج FLASH اثر کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے پروٹون ٹریٹمنٹ پلانز کے مقامی-دنیاوی ڈھانچے کو بہتر طور پر سمجھنے اور اس کو اپنانے کی راہ ہموار کر سکتے ہیں۔