A FLASH besugárzás kíméli az immunsejteket a protonterápia során – Fizika Világa

A FLASH besugárzás kíméli az immunsejteket a protonterápia során – Fizika Világa

Időbélyeg: 30. január 2024. 8:00
Forrás csomópont: 3089382

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells-during-proton-therapy-physics-world.jpg" data-caption="Az agy véráramlásának modellezése A vér tér- és időbeli terjedése (ibolya) az ereken keresztül (sárga) a rekonstruált agymodellben. Balról jobbra: az eloszlás kezdetben (0.2 s), 1.5 s után és egyensúlyi állapotban (7 másodpercnél tovább), amikor az agyba be- és kiáramlás egyenlő. (Jóvolt: CC BY 4.0/Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)” title=”Kattintson a kép megnyitásához a felugró ablakban” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells- alatt-proton-terápia-fizika-világ.jpg”>Az agy véráramlásának modellezése
Az agy véráramlásának modellezése A vér tér- és időbeli terjedése (ibolya) az ereken keresztül (sárga) a rekonstruált agymodellben. Balról jobbra: az eloszlás az elején (0.2 s), 1.5 s után és egyensúlyi állapotban (7 másodpercnél tovább). (Jóvolt: CC BY 4.0/Phys. Med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)

A rák sugárkezelése serkentheti a szervezet immunválaszát és gátolhatja a daganat növekedését, de csökkentheti a limfociták, az immunválaszhoz kapcsolódó fehérvérsejtek szintjét is, ami a tumorkontroll és a rossz prognózis romlását eredményezheti. A sugárzás által kiváltott limfopenia súlyossága korrelál a keringő vérsejteknek és limfocitáknak adott dózissal. Mint ilyen, a szív, a perifériás vér és a nyirokszervek dózisának minimalizálása segíthet csökkenteni ezt a káros hatást.

Ennek az elméletnek a további vizsgálatához Antje Galts és Abdelkhalek Hammi A TU Dortmundi Egyetem kutatója azt vizsgálta, hogy a FLASH sugárterápia – az ultranagy dózisteljesítményű sugárzás – csökkentheti-e az agydaganatos betegek protonterápiája során az immunsejtek kimerülését.

„A nagy dózisú FLASH-kímélő hatás mögött meghúzódó biológiai mechanizmus még nem teljesen ismert. A javasolt elméletek egyike azonban az immunhipotézis, amely azt sugallja, hogy a FLASH-besugárzás azonnali adagolása jelentősen csökkenti a keringő limfociták kimerülését azáltal, hogy minimalizálja az expozíciós időt” – magyarázza Hammi. "Tanulmányunkban kimutattuk, hogy a hipofrakcionált kezelés és a gyors adagolás akár 27-szeresen megkímélte az immunsejteket a hagyományos frakcionált protonceruza-sugaras szkennelési kezelési tervhez képest."

Galts és Hammi használta a dozimetrikus véráramlási modell a keringő limfociták dózisának szimulálására az agydaganat hagyományos és FLASH-alapú intenzitás-modulált protonterápiája (IMPT) során. A dinamikus nyalábtovábbítási modell egy IMPT frakcionált kezelési tervet szimulál, miközben figyelembe veszi az egyes proton ceruza nyalábok dózisteljesítményének tér-időbeli változását. Hammi megjegyzi, hogy a modell reális szállítási paramétereket tartalmaz a kereskedelemben kapható ciklotronokból.

Az emberi agy vérkeringésének pontos tükrözése érdekében Galts és Hammi közvetlenül az agy MR angiográfiás képeiből térképezte fel az ereket. Az eredményül kapott cerebrovaszkuláris modellt, amely 465 véreret és 8841 különálló érágat tartalmazott, az immunsejtek véráramban való keringésének szimulálására használták.

A kutatók reális IMPT kezelési terveket készítettek glioblasztóma daganatra, négy beeső protonsugár és klinikailag releváns szállítási paraméterek felhasználásával. Ezután kiszámították az időben változó sugárzási mezőket, amelyeknek a keringő vér ki van téve a protonterápiás tervek végrehajtása során, valamint a kezelést követően felhalmozott dózist, és beszámoltak az eredményekről Fizika az orvostudományban és a biológiában.

A glioblasztóma az agyrák leghalálosabb formája, és sugárkezeléssel történő kezelése hosszan tartó, sugárzás által kiváltott limfopéniát okozhat. "Az agyi érrendszer sugárzás alatti modellezésével reméljük, hogy mélyebb betekintést nyerhetünk abba, hogy a sugárterápia hogyan befolyásolja az immunválaszt ezekben a betegcsoportokban, ami potenciálisan jobb terápiás stratégiákhoz vezethet" - mondja Hammi.

Terv összehasonlítások

Galts és Hammi négy kezelési forgatókönyvet vizsgált meg: IMPT FLASH egyetlen 22.3 Gy-es frakcióval; hipofrakcionált FLASH két 14.6 Gy-es és öt 8 Gy-es frakcióval; és a hagyományos IMPT harminckét 2 Gy-es frakciót használva. Mindegyik kezelési tervnél felmérték a keringő limfocitákra gyakorolt ​​dozimetriai hatást, és megbecsülték az ebből eredő radiotoxicitást.

A dózis-térfogat hisztogramok kimutatták, hogy a FLASH sugárterápia jelentősen csökkentette a besugárzott sejtek arányát a hagyományos dózisteljesítményű IMPT-hez képest. Az első kezelési frakció során mindhárom FLASH séma a keringő vértérfogat körülbelül 1.52%-át, míg a hagyományos IMPT 2.18%-át sugározta be. A hipofrakcionált FLASH tervek, amelyeket két vagy öt frakción keresztül szállítottak, ezt a besugárzott mennyiséget 3.01%-ra, illetve 7.35%-ra növelték, míg a hagyományos IMPT a perifériás vér 42.41%-át tette ki sugárzásnak.

Ezt követően a kutatók megvizsgálták azon keringő limfociták szintjét, amelyek legalább 7 cGy dózist kaptak – ez a küszöbérték a limfocitapopuláció 2%-os kimerülését okozza – a teljes kezelés alatt. A hagyományos IMPT befejezése után a keringő limfociták 25.65%-a kapott legalább 7 cGy dózist. Az egy-, két- és ötfrakciós FLASH-kezeléseknél az ennél a dózisküszöbnél többet kapott mennyiségek 1.21%, 2.30% és 5.14% voltak.

A 100 cGy-nál nagyobb dózist kapó keringő limfociták térfogata, amely 30%-os kimerülést okoz, 0.77%, 1.28% és 2.09% volt az egy-, két- és ötfrakciós FLASH-nál, illetve 0.10% a hagyományos IMPT során.

Galts és Hammi a perifériás vérben eltérő eloszlású CD4+ és CD8+ limfociták válaszát is tanulmányozták a különböző besugárzási forgatókönyvekre. Mindkét limfocitatípus esetében a sejtpusztulás az első frakció után 0.66%, 0.62%, 0.32% és 0.08% volt az egy-, két- és ötfrakciós FLASH-nál, illetve a hagyományos IMPT-nél.

A teljes kezelést követően a limfociták csökkenése 1.02% és 1.56% volt a két- és ötkezeléses frakcióknál, és 2.14% a hagyományos IMPT-nél. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a FLASH protonterápia megkíméli a keringő immunsejteket az intrakraniális kezelés során, az egyfrakciós FLASH közel 70%-kal csökkenti a kimerülési arányt a hagyományos IMPT-hez képest.

Hammi elmondja Fizika Világa hogy most kiterjesztik a modellt a fej-nyakrákra is. „Továbbá különféle FLASH bejuttatási módszereket és ezeknek az immunrendszer kimerülésére gyakorolt ​​hatását vizsgáljuk, különös tekintettel a konformális FLASH kezelésre, amely passzív, betegspecifikus energiamoduláción alapul” – magyarázza. "Ez a bejuttatási modell több keringő limfocitát takarít meg, mint az átlövéssel történő FLASH bejuttatással."

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa