Como a radioterapia por prótons pode matar o câncer em milissegundos

Novas pesquisas em ratos mostram "pela primeira vez" que os cientistas podem usar prótons para administrar radioterapia em questão de milissegundos, matando células cancerígenas enquanto protegem tecidos saudáveis.

Mais da metade das pessoas com diagnóstico de câncer recebe radioterapia .

A radiação danifica o DNA das células cancerígenas, retardando sua progressão ou matando-as.

No entanto, este é um processo lento; a radiação não destrói as células cancerígenas imediatamente - às vezes leva semanas de tratamento para danificar o DNA das células o suficiente para matá-las.

Outra razão pela qual o tratamento com radiação pode levar várias semanas é que a terapia provavelmente terá sucesso quando as células cancerígenas estiverem crescendo e se dividindo em novas células.

Portanto, espalhar o tratamento por um longo período aumenta as chances de a radiação atingir as células cancerígenas quando elas estão em fase de crescimento.

Finalmente, a administração de radiação em pequenas doses diárias ajuda a proteger as células saudáveis, dando-lhes mais tempo para reparar.

Mas novas pesquisas sugerem que pode haver uma maneira de administrar radiação em velocidade recorde, além de proteger tecidos saudáveis.

A técnica inovadora é chamada de FLASH, ou radioterapia com taxa de dose ultra-alta e, de acordo com pesquisas anteriores, ela usa elétrons para minimizar os danos nos tecidos saudáveis ??e visar tumores.

É importante ressaltar que o FLASH supostamente alcança esses efeitos em menos de um segundo , o que pode reduzir exponencialmente a duração das sessões de radiação.

O novo estudo mostra como o uso de radiação de prótons em vez de elétrons ou fótons, junto com outros ajustes técnicos, pode transformar o FLASH em uma ferramenta poderosa que pode fornecer radiação em milissegundos.

O Dr. James M. Metz, diretor do Centro de Terapia de Prótons Roberts e Presidente da Oncologia Radiológica da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia, é o co-sênior e autor correspondente do novo estudo, publicado no International Journal of Radiation Oncology. , Biologia e Física .

Testando a terapia FLASH de prótons no câncer

Como os autores explicam em seu trabalho, pesquisas anteriores sugeriram que a terapia com FLASH mata as células cancerígenas enquanto preserva o tecido normal no câncer de cérebro, pulmão, intestino e pele .

Mas existe um limite de taxa de dose para a terapia FLASH? E os cientistas poderiam fornecer o FLASH muito mais rapidamente, preservando seus efeitos protetores e eficácia anticâncer?

Estudos anteriores em ratos, dizem os pesquisadores, mostraram que o aumento da taxa de radiação da radioterapia eletrônica pode proteger contra o declínio cognitivo durante a irradiação cerebral. E em outros modelos de camundongos - de fibrose pulmonar e síndrome da radiação gastrointestinal - o aumento da radiação eletrônica protegia o tecido saudável.

Portanto, os pesquisadores por trás do presente estudo levantaram a hipótese de que o uso de prótons em vez de elétrons na terapia FLASH tornaria possível a liberação de uma dose mais alta de radiação, mantendo os efeitos protetores.

Além disso, a terapia com prótons é geralmente considerada mais segura e mais eficaz que a terapia com elétrons.

Comprovando a viabilidade do próton FLASH

Para testar suas hipóteses e "entender os efeitos biológicos dos feixes de prótons [FLASH]", os pesquisadores projetaram e construíram um aparelho de radioterapia que poderia fornecer FLASH ou taxas padrão de dose de radiação "usando prótons dispersos duplos em um CT - geometria definida ".

Os pesquisadores usaram um "feixe de lápis único" para criar um "sistema de dispersão dupla", evitando assim uma dificuldade que impedia as equipes de pesquisa anteriores de criar a dosagem de radiação necessária ou o tamanho do campo.

Em seguida, a equipe aplicou o novo aparelho em um modelo de camundongo com câncer de pâncreas e descobriu que ele tinha como alvo os tumores de flanco do câncer de pâncreas com sucesso, reduzindo o dano gastrointestinal.

"Conseguimos desenvolver sistemas especializados na sala de pesquisa para gerar doses de FLASH, demonstrar que podemos controlar o feixe de prótons e realizar um grande número de experimentos para nos ajudar a entender as implicações da radiação FLASH que simplesmente não poderíamos ter. feito com uma configuração de pesquisa mais tradicional ", explica o Dr. Metz.

" Esta é a primeira vez que alguém publica descobertas que demonstram a viabilidade do uso de prótons - e não elétrons - para gerar doses de FLASH com um acelerador atualmente usado para tratamentos clínicos".

Dr. James M. Metz

Em seguida, os pesquisadores planejam projetar um aparelho que entregue FLASH dessa maneira aos seres humanos.