Obsevanje FLASH prizanese imunskim celicam med protonsko terapijo – Physics World

Obsevanje FLASH prizanese imunskim celicam med protonsko terapijo – Physics World

Časovni žig: 30. januar 2024 8
Izvorno vozlišče: 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="Modeliranje pretoka krvi v možganih Prostorsko-časovno širjenje krvi (vijolična) skozi žile (rumena) v rekonstruiranem modelu možganov. Od leve proti desni: porazdelitev na začetku (0.2 s), po 1.5 s in v ravnotežju (dlje kot 7 s), ko je pretok krvi v in iz možganov enak. (Z dovoljenjem: CC BY 4.0/Phys. med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells-during-proton-therapy-physics-world.jpg”>Modeliranje pretoka krvi v možganih
Modeliranje pretoka krvi v možganih Prostorsko-časovno širjenje krvi (vijolična) skozi žile (rumena) v rekonstruiranem modelu možganov. Od leve proti desni: porazdelitev na začetku (0.2 s), po 1.5 s in v ravnotežju (dlje kot 7 s). (Z dovoljenjem: CC BY 4.0/Phys. med. Biol. 10.1088/1361-6560/ad144e)

Zdravljenje raka z obsevanjem lahko spodbudi imunski odziv telesa in zavre rast tumorja, lahko pa tudi zmanjša raven limfocitov, belih krvnih celic, povezanih z imunskim odzivom, kar ima za posledico oslabljen nadzor tumorja in slabo prognozo. Resnost te z obsevanjem povzročene limfopenije je v korelaciji z odmerkom, dostavljenim krvnim celicam in limfocitom v obtoku. Zmanjšanje odmerka za srce, periferno kri in limfne organe bi tako lahko pomagalo zmanjšati ta škodljiv učinek.

Za nadaljnjo preiskavo te teorije sta Antje Galts in Abdelkhalek Hammi z Univerze TU Dortmund raziskali, ali bi lahko radioterapija FLASH – sevanje z ultravisokimi hitrostmi odmerka – zmanjšala stopnjo izčrpanosti imunskih celic med protonsko terapijo bolnikov z možganskim rakom.

»Biološki mehanizem za opaženim varčevalnim učinkom FLASH pri visokih odmerkih še ni povsem razumljen. Vendar pa je ena od predlaganih teorij imunska hipoteza, ki nakazuje, da takojšnja dobava odmerka obsevanja FLASH znatno zmanjša izčrpavanje limfocitov v obtoku s čim manjšim časom izpostavljenosti,« pojasnjuje Hammi. "V naši študiji smo pokazali, da sta hipofrakcionirano zdravljenje in hitra dobava odmerkov prihranila imunske celice do 27-krat v primerjavi z običajnim načrtom zdravljenja s skeniranjem s snopom s frakcioniranim protonskim svinčnikom."

Galts in Hammi sta uporabila a dozimetrični model pretoka krvi za simulacijo odmerka za krožeče limfocite med konvencionalno in na FLASH temelječo intenzivno modulirano protonsko terapijo (IMPT) možganskega tumorja. Dinamični model dovajanja žarka simulira frakcionirani načrt zdravljenja IMPT, pri čemer upošteva prostorsko-časovno spremembo hitrosti odmerka vsakega posameznega žarka protonskega svinčnika. Hammi ugotavlja, da model vključuje realistične parametre dostave iz komercialno dostopnih ciklotronov.

Za natančno odražanje krvnega obtoka v človeških možganih sta Galts in Hammi preslikala krvne žile neposredno iz slik MR angiografije možganov. Uporabili so dobljeni cerebrovaskularni model, ki je vključeval 465 krvnih žil in 8841 posameznih žilnih vej, da bi simulirali kroženje imunskih celic v krvnem obtoku.

Raziskovalci so ustvarili realistične načrte zdravljenja IMPT za tumor glioblastoma z uporabo štirih vpadnih protonskih žarkov in klinično pomembnih parametrov dostave. Nato so izračunali časovno spremenljiva sevalna polja, ki jim je izpostavljena krožeča kri med izvajanjem načrtov protonske terapije, in akumulirani odmerek po zdravljenju, svoje ugotovitve pa so objavili v Fizika v medicini in biologiji.

Glioblastom je najbolj smrtonosna oblika možganskega raka in zdravljenje z radioterapijo lahko povzroči dolgotrajno z obsevanjem povzročeno limfopenijo. "Z modeliranjem cerebrovaskularnega sistema med dajanjem obsevanja upamo, da bomo pridobili globlji vpogled v to, kako radioterapija vpliva na imunski odziv pri teh skupinah bolnikov, kar lahko vodi do izboljšanih terapevtskih strategij," pravi Hammi.

Načrtujte primerjave

Galts in Hammi sta pregledala štiri scenarije zdravljenja: IMPT FLASH z eno samo frakcijo 22.3 Gy; hipofrakcioniran FLASH z uporabo dveh 14.6 Gy in petih 8 Gy frakcij; in konvencionalni IMPT z uporabo dvaintridesetih frakcij 2 Gy. Za vsak načrt zdravljenja so ocenili dozimetrični vpliv na krožeče limfocite in ocenili posledično radiotoksičnost.

Histogrami odmerek-volumen so pokazali, da je radioterapija FLASH bistveno zmanjšala delež obsevanih celic v primerjavi z običajno hitrostjo odmerka IMPT. Med prvo frakcijo zdravljenja so vse tri sheme FLASH obsevale okoli 1.52 % volumna krvi v obtoku, medtem ko je konvencionalna IMPT obsevala 2.18 %. Hipofrakcionirani načrti FLASH, dostavljeni v dveh ali petih frakcijah, so povečali ta obsevani volumen na 3.01 % oziroma 7.35 %, medtem ko je konvencionalni IMPT sevanju izpostavil 42.41 % periferne krvi.

Nato so raziskovalci med celotnim zdravljenjem pregledali raven krožečih limfocitov, ki so prejeli odmerek vsaj 7 cGy – prag, ki povzroči 2-odstotno zmanjšanje populacije limfocitov. Po končanem običajnem IMPT je 25.65 % krožečih limfocitov prejelo odmerek vsaj 7 cGy. Pri zdravljenju z enim, dvema in petimi frakcijami FLASH so bile količine, ki so prejele več od tega praga odmerka, 1.21 %, 2.30 % oziroma 5.14 %.

Volumen krožečih limfocitov, ki prejemajo odmerke več kot 100 cGy, kar povzroči 30-odstotno izčrpanost, je bil 0.77 %, 1.28 % oziroma 2.09 % za eno-, dvo- in petfrakcijski FLASH ter 0.10 % med običajnim IMPT.

Galts in Hammi sta preučevala tudi odziv limfocitov CD4+ in CD8+, ki imajo različno porazdelitev v periferni krvi, na različne scenarije obsevanja. Za oba tipa limfocitov je bilo uničenje celic po prvi frakciji 0.66 %, 0.62 %, 0.32 % in 0.08 % za FLASH z eno, dvema in petimi frakcijami oziroma za konvencionalni IMPT.

Po celotnem zdravljenju je bilo zmanjšanje limfocitov 1.02 % oziroma 1.56 % za frakcije z dvema in petimi zdravljenji ter 2.14 % za običajni IMPT. Te ugotovitve kažejo, da protonska terapija FLASH prihrani krožeče imunske celice med intrakranialnim zdravljenjem, pri čemer enofrakcijski FLASH zmanjša stopnjo izčrpanja za skoraj 70 % v primerjavi z običajnim IMPT.

Hammi pove Svet fizike da zdaj širijo model na raka glave in vratu. »Poleg tega raziskujemo različne metode dovajanja FLASH in njihov vpliv na izčrpanost imunskega sistema, s posebnim poudarkom na konformnem zdravljenju FLASH, ki temelji na pasivni energijski modulaciji, specifični za bolnika,« pojasnjuje. "Ta model dostave lahko prihrani več krožečih limfocitov v primerjavi s prestreljeno dostavo FLASH."

Časovni žig:

Več od Svet fizike