Bagaimana radioterapi proton dapat membunuh kanker dalam milidetik
Penelitian baru pada tikus menunjukkan "untuk pertama kalinya" bahwa para ilmuwan dapat menggunakan proton untuk memberikan terapi radiasi dalam hitungan milidetik, membunuh sel kanker sekaligus melindungi jaringan yang sehat.
Lebih dari setengah orang dengan diagnosis kanker menerima terapi radiasi.
Radiasi merusak DNA sel kanker, baik memperlambat perkembangannya atau membunuh mereka.
Namun, ini adalah proses yang lambat; Radiasi tidak langsung menghancurkan sel kanker - terkadang diperlukan pengobatan berminggu-minggu untuk merusak DNA sel sehingga cukup untuk membunuhnya.
Alasan lebih lanjut mengapa pengobatan radiasi bisa memakan waktu beberapa minggu adalah karena terapi kemungkinan besar berhasil ketika sel kanker tumbuh dan membelah menjadi sel baru.
Jadi, menyebarkan pengobatan dalam waktu lama meningkatkan kemungkinan radiasi akan menargetkan sel kanker saat mereka berada dalam fase pertumbuhan.
Akhirnya, memberikan radiasi dalam dosis kecil harian membantu melindungi sel-sel sehat dengan memberi mereka lebih banyak waktu untuk memperbaiki.
Tetapi penelitian baru menunjukkan bahwa mungkin ada cara untuk mengelola radiasi dengan kecepatan tertinggi sekaligus melindungi jaringan yang sehat.
Teknik inovatif ini disebut FLASH, atau radioterapi dengan laju dosis sangat tinggi, dan menurut penelitian sebelumnya, teknik ini menggunakan elektron untuk meminimalkan kerusakan jaringan yang sehat sambil menargetkan tumor.
Yang penting, FLASH diduga mencapai efek ini dalam waktu kurang dari satu detik, yang dapat mengurangi durasi sesi radiasi secara eksponensial.
Studi baru menunjukkan bagaimana menggunakan radiasi proton alih-alih elektron atau foton, bersama dengan penyesuaian teknis lainnya, dapat mengubah FLASH menjadi alat yang kuat yang dapat mengirimkan radiasi dalam milidetik.
Dr. James M. Metz, direktur Roberts Proton Therapy Center dan Ketua Onkologi Radiasi di University of Pennsylvania, di Philadelphia, adalah rekan senior dan penulis terkait dari studi baru tersebut, yang muncul di Jurnal Internasional Onkologi Radiasi, Biologi, dan Fisika.
Menguji terapi FLASH proton pada kanker
Seperti yang dijelaskan penulis dalam makalah mereka, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa terapi FLASH membunuh sel kanker sambil mempertahankan jaringan normal di otak, paru-paru, usus, dan kanker kulit.
Tetapi apakah ada ambang batas kecepatan dosis untuk terapi FLASH? Dan dapatkah ilmuwan memberikan FLASH jauh lebih cepat sambil mempertahankan efek perlindungan dan kemanjuran antikankernya?
Studi sebelumnya pada tikus, kata para peneliti, telah menunjukkan bahwa meningkatkan laju radiasi radioterapi elektron dapat melindungi dari penurunan kognitif selama penyinaran otak. Dan pada model tikus lainnya - fibrosis paru dan sindrom radiasi gastrointestinal - peningkatan radiasi elektron melindungi jaringan sehat.
Jadi para peneliti di balik penelitian ini berhipotesis bahwa menggunakan proton daripada elektron dalam terapi FLASH akan memungkinkan untuk memberikan dosis radiasi yang lebih tinggi sambil tetap menjaga efek perlindungannya.
Lebih jauh, terapi proton umumnya dianggap lebih aman dan lebih efektif daripada terapi elektron.
Membuktikan kelayakan proton FLASH
Untuk menguji hipotesis mereka dan "untuk memahami efek biologis dari berkas proton [FLASH]," para peneliti merancang dan membangun alat radioterapi yang dapat memberikan FLASH atau tingkat dosis radiasi standar "menggunakan proton yang tersebar ganda dalam […] geometri yang ditentukan CT . ”
Para peneliti menggunakan "sinar pensil tunggal" untuk menciptakan "sistem pencar ganda," sehingga melewati kesulitan yang telah menghentikan tim peneliti sebelumnya untuk membuat dosis radiasi atau ukuran bidang yang diperlukan.
Kemudian, tim menerapkan alat baru pada model tikus kanker pankreas dan menemukan bahwa alat tersebut berhasil menargetkan tumor panggul kanker pankreas sekaligus mengurangi kerusakan saluran cerna.
“Kami telah mampu mengembangkan sistem khusus di ruang penelitian untuk menghasilkan dosis FLASH, menunjukkan bahwa kami dapat mengontrol berkas proton, dan melakukan sejumlah besar eksperimen untuk membantu kami memahami implikasi radiasi FLASH yang tidak dapat kami miliki. dilakukan dengan pengaturan penelitian yang lebih tradisional, ”jelas Dr. Metz.
"Ini adalah pertama kalinya seseorang mempublikasikan temuan yang menunjukkan kelayakan penggunaan proton - bukan elektron - untuk menghasilkan dosis FLASH dengan akselerator yang saat ini digunakan untuk perawatan klinis."
James M. Metz
Selanjutnya, para peneliti berencana merancang peralatan yang akan mengirimkan FLASH dengan cara ini kepada manusia.
