«Getty Images (Авторство зображення: Getty Images) Нове новаторське лікування обіцяє боротися з більш широким спектром ракових захворювань із меншою кількістю побічних ефектів, ніж звичайна радіотерапія. Крім того, це займає менше секунди. У низці величезних підземних печер на околицях Женеви, Швейцарія, відбуваються експерименти, які одного разу можуть призвести до нового покоління радіотерапевтичних апаратів.», — пишуть на: www.bbc.com
Getty Images
(Авторство зображення: Getty Images)
Нове новаторське лікування обіцяє боротися з більш широким спектром ракових захворювань із меншою кількістю побічних ефектів, ніж звичайна променева терапія. Також це займає менше секунди.
У низці величезних підземних печер на околицях Женеви, Швейцарія, відбуваються експерименти, які одного дня можуть призвести до нового покоління радіотерапевтичних апаратів. Є надія, що ці пристрої дозволять вилікувати складні пухлини головного мозку, усунути рак, який має метастази у віддалені органи, і загалом обмежити вплив лікування раку на організм людини.
Місцем проведення цих експериментів є Європейська лабораторія фізики елементарних частинок (Церн), найбільш відома у світі як центр фізики елементарних частинок, який розробив Великий адронний колайдер, 27-кілометрове (16,7 миль) кільце надпровідних магнітів, здатних прискорювати частинки. близько до швидкості світла.
Імовірно, головним досягненням Cern стало відкриття в 2012 році бозона Хіггса, так званої «частинки Бога», яка надає іншим частинкам їхню масу і, таким чином, закладає основу всього, що існує у Всесвіті. Але в останні роки унікальний досвід центру у прискоренні частинок високої енергії знайшов нову нішу – світ радіотерапії раку.
Одинадцять років тому Марі-Катрін Возенін, радіобіолог, яка зараз працює в госпіталях Женевського університету (Hug), та інші опублікували статтю, в якій описується підхід до традиційної променевої терапії, що змінює парадигму, який вони назвали Flash. Доставляючи радіацію з надвисокою потужністю дози з експозицією менше секунди, вони показали, що можна знищити пухлини у гризунів, зберігаючи здорові тканини.
Його вплив був негайним. Міжнародні експерти описали це як фундаментальний прорив, і це спонукало колег-радіобіологів у всьому світі провести власні експерименти з використанням підходу Flash для лікування різноманітних пухлин у гризунів, домашніх тварин, а тепер і у людей.
Концепція Flash викликала резонанс, оскільки вона розглядала деякі з давніх обмежень променевої терапії, одного з найпоширеніших методів лікування раку, який отримають дві третини всіх хворих на рак на певному етапі свого шляху лікування. Зазвичай дозу вводять шляхом введення пучка рентгенівських променів або інших частинок протягом двох-п’яти хвилин, загальну дозу зазвичай розподіляють на десятки окремих сеансів лікування протягом восьми тижнів, щоб зробити її більш переносимою для пацієнта.
Getty Images
Традиційна променева терапія передбачає вплив на ракові тканини опромінення, зазвичай рентгенівського, протягом принаймні кількох хвилин (Авторство зображення: Getty Images)
За останні три десятиліття вдосконалене сканування зображень і найсучасніші машини для променевої терапії зробили можливим націлювання на окрему пухлину з дедалі більшою точністю. Але ризик шкідливих або смертельних побічних ефектів все ще існує.
Возенін наводить приклад дитячих пухлин головного мозку, які часто можна вилікувати за допомогою променевої терапії, але дорого. «Ті, хто вижив, часто залишаються з тривогою та депресією на все життя, тоді як вплив радіації впливає на розвиток мозку, спричиняючи значну втрату IQ», — каже вона. “Ми [sometimes] може вилікувати цих дітей, але ціна, яку вони платять, висока».
Біллі Лу, професор радіаційної онкології, який керує науковою лабораторією Flash у Школі медицини Стенфордського університету в США, пояснює, що пухлини, особливо більшого об’єму, рідко акуратно відокремлюються від навколишніх тканин. Це означає, що часто практично неможливо уникнути пошкодження здорових клітин, тому онкологи часто не можуть використовувати таку високу дозу, як хотіли б, каже Лу.
За словами Возеніна, фахівці з онкологічних захворювань давно вважали, що можливість підвищення дози опромінення значно підвищить їхню здатність виліковувати пацієнтів із раком, який важко піддається лікуванню. Наприклад, раніше дослідження вказували на те, що можливість збільшити дозу опромінення у хворих на рак легенів із пухлинами, які дали метастази в мозок, може покращити виживання.
Останніми роками дослідження на тваринах неодноразово доводили, що Flash дає змогу помітно збільшити кількість випромінювання, що надходить до тіла, мінімізуючи при цьому вплив, який він справляє на навколишні здорові тканини. В одному експерименті здорові лабораторні миші, які отримали дві серії опромінення через Flash, не розвинули типових побічних ефектів, які можна було б очікувати під час другої серії. В іншому дослідженні тварини, які отримували Flash від раку голови та шиї, мали менше побічних ефектів, таких як зменшення вироблення слини або утруднене ковтання.
Лу з обережним оптимізмом вважає, що в майбутньому такі переваги також можуть відображатися на пацієнтах. «Спалах спричиняє менше пошкодження нормальних тканин, ніж звичайне опромінення, не погіршуючи протипухлинну ефективність, що може кардинально змінити ситуацію», — каже він. Додаткова надія полягає в тому, що це може знизити ризик вторинних ракових захворювань, які виникають внаслідок радіаційних пошкоджень у подальшому житті, хоча ще занадто рано знати, чи це буде так.
Зараз у всьому світі починає проводитися все більше випробувань на людях. Дитяча лікарня Цинциннаті в штаті Огайо, США, планує провести дослідження на ранній стадії у дітей з метастатичним раком, який поширився на грудну клітку. Тим часом онкологи з університетської лікарні Лозанни в Швейцарії проводять випробування фази 2, де уточнюються деталі, включаючи оптимальну дозу, ефективність лікування та наявність побічних ефектів, для пацієнтів із локалізованим раком шкіри.
Але наступний етап дослідження полягає не лише в тому, щоб перевірити, чи працює Flash на людях. Також важливо визначити, який вид випромінювання найкраще використовувати.
Вибір часток
Від іонів вуглецю до протонів і електронів існує багато способів проведення променевої терапії, кожен з яких має різні застосування та завдання. Однією з найбільш точних форм променевої терапії є адронна терапія, яка доставляється іонами вуглецю. Але в усьому світі є лише 14 об’єктів, які можуть це зробити, кожна з яких коштує приблизно 150 мільйонів доларів (122 мільйони фунтів). В даний час ця терапія здійснюється за допомогою звичайного режиму дозування, при якому випромінювання подається протягом декількох хвилин. Однак за допомогою протоколу Flash іони будуть доставлені менш ніж за секунду.
«Електрони високої енергії можна використовувати для лікування поверхневих пухлин шкіри», — каже Андре-Данте Дарем Файвр, радіаційний онколог Hug. «Фотони, тобто рентгенівські промені, або протони [a type of subatomic particle]можна використовувати для лікування більш глибоких пухлин, тоді як ми зберігаємо іони вуглецю та частинки гелію для дуже спеціалізованих випадків, оскільки лише дуже, дуже великі клінічні центри можуть запропонувати такий тип лікування. Прискорювач частинок, необхідний для проведення радіотерапії іонами вуглецю, має розмір будівлі».
Getty Images
Протонну терапію можна точніше націлити на рак, що призводить до меншого пошкодження здорових тканин (Авторство зображення: Getty Images)
Це одна складна проблема флеш-терапії. Оскільки для створення субатомних частинок потрібні надзвичайно складні прискорювачі частинок, на даний момент цю обробку можна здійснити лише за допомогою величезного обладнання в спеціалізованих центрах, що є дорогим. Це означає, що пацієнтам, швидше за все, доведеться долати великі відстані для лікування – і хоча дослідники сподіваються, що врешті-решт Flash стане доступним для всіх, хто його потребує, на даний момент такі методи лікування, як протонна терапія, доступні лише для відносно невеликої кількості пацієнтів.
Поки що протони були обраними частинками для випробувань спалаху на людях, тому що вони можуть проникати в тіло на глибину до 30 см (12 дюймів), що дозволяє їм досягти відносно глибоких внутрішніх органів, а також тому, що існуючі апарати для протонної радіотерапії можна відносно легко адаптувати. для доставки потужності дози спалаху.
У 2020 році Медичний центр Університету Цинциннаті розпочав перше в історії клінічне випробування флеш-протонної променевої терапії у пацієнтів, у яких первинний рак мав метастази в кістки. Перші результати свідчать про те, що лікування було таким же ефективним, як і звичайна променева терапія, і частота побічних ефектів був схожий. Тепер радіаційні онкологи з Медичної школи Перельмана Університету Пенсільванії сподіваються розпочати власне випробування пізніше цього року за участю пацієнтів з рецидивуючим раком голови та шиї.
«Це пацієнти, у яких небагато інших варіантів, оскільки їх пухлини неможливо видалити хірургічним шляхом», — каже Олександр Лін, професор радіаційної онкології в Університеті Пенсільванії, який очолить запропоноване дослідження. «Проходження ще одного курсу стандартної променевої терапії потенційно може призвести до небезпечних побічних ефектів, таких як переломи щелепи, рани ротової порожнини та навіть потенційно смертельні пошкодження сонної артерії. Ми вважаємо, що протонний спалах буде менш токсичним».
Практичний виклик
Проте, якщо протонний флеш буде схвалений регуляторами в майбутньому, Durham Faivre каже, що одним із недоліків є те, що потрібні машини все ще є відносно великими, тобто лікування можна буде проводити лише у вибраній кількості центрів, обмежуючи доступ пацієнтів.
Зараз Cern співпрацює з дослідниками з університетської лікарні Лозанни та французькою компанією TheryQ, щоб спробувати розробити нову форму прискорювача, який забезпечує ще більше випромінювання – описане як електрони з дуже високою енергією – при потужності дози спалаху. І за словами Дарема Фейвра, дослідники Hug зараз ведуть переговори з комерційними партнерами щодо розробки рентгенівської машини Flash.
Такі прискорювачі могли б дозволити застосувати переваги Flash до глибоких пухлин, не вимагаючи величезної машини, каже Дарем Февр. Кінцева мета полягає в тому, щоб будь-яка лікарня з обладнанням для радіотерапії могла забезпечити Flash. «Ми вважаємо, що рентгенівські флеш-апарати з часом зможуть замінити існуючі звичайні рентгенівські апарати», — говорить він.
Getty Images
Пацієнта готують до звичайної променевої терапії разом із електронно-променевою терапією в лікарні в Савойї, Франція (Копирайт изображения Getty Images)
Зокрема, Durham Faivre оптимістично налаштований, що нові прискорювачі можуть дозволити онкологам боротися зі складнішими пухлинами, такими як гліобластома, найпоширенішою формою раку мозку та однією з найбільш смертоносних форм захворювання, з п’ятирічним показником виживаності лише 5%. .
Продовжуючи випробування в Університеті Цинциннаті, онкологи також сподіваються, що флеш-машини зможуть покращити лікування різних форм метастатичного захворювання (де рак поширюється з первинної локалізації) і фактично вилікувати пацієнтів, які раніше вважалися невиліковними. Лу передбачає, що Flash можна використовувати для знищення первинних і вторинних пухлин, а потім хіміотерапію або імунотерапію для знищення мікроскопічних ракових клітин, які сприяють поширенню хвороби.
«Метастатичні раки охоплюють великі об’єми тіла через їх дифузне поширення», — каже Дархем Файвр. Він пояснює, що це означає, що їх зазвичай важко вилікувати, оскільки неможливо доставити достатню кількість радіації до тканин організму, щоб убити всі ракові клітини. Якщо ви це зробили, пацієнт може не пережити вплив радіації на раніше здорові тканини. Але нові методи лікування змінюють це, каже він, особливо у людей з обмеженими метастазами. «Flash пропонує перспективу безпечного лікування багатьох інших метастазів», — каже він.
Ще один стрибок e полягає в тому, що Flash зрештою може допомогти зробити променеву терапію доступнішою для всіх.
Розрив променевої терапії
На Всесвітньому онкологічному конгресі UICC у вересні минулого року – конференції, яка збирає експертів з раку з усього світу – Кеті Греф, віце-президент некомерційної організації Bio Ventures for Global Health, підкреслила серйозну проблему глобальної охорони здоров’я, яку іноді називають «розрив променевої терапії».
Використовуючи дані, зібрані комісією з онкології Lancet, Греф описав, як у всій Африці на південь від Сахари є лише 195 апаратів для променевої терапії, у порівнянні з 4172 у США та Канаді. З огляду на те, що щорічна захворюваність і смертність від раку на африканському континенті подвоїться до 2040 року, вона пояснила, що за прогнозами регіону знадобиться більше ніж 5000 додаткових машин у наступні два десятиліття, попит, який багатьом країнам важко буде дозволити .
У грудні новий огляд національних планів боротьби з раком у всьому світі підкреслив, що розрив у радіотерапії виходить за межі Африки до багатьох країн із низьким і середнім рівнем доходу. «Лише близько 10% хворих на рак у країнах з низьким рівнем доходу мають доступ до променевої терапії, у порівнянні з 90% у країнах з високим доходом», — каже Ліза Стівенс, директор програми дій з лікування раку в Міжнародному агентстві з атомної енергії. один із авторів статті. «Інтеграція променевої терапії в стратегії боротьби з раком є більш важливою, ніж будь-коли».
Getty Images
Прискорювачі елементарних частинок розширюють спектр радіаційного лікування, доступного для хворих на рак (Авторство зображення: Getty Images)
Проблеми, що стоять за цією статистикою, виходять за межі простої вартості машин. У жаркому та вологому середовищі радіотерапевтичні прискорювачі частинок часто виходять з ладу, і з невеликою кількістю навчених техніків ремонт може зайняти час. У результаті Міжнародний корпус експертів з онкології (ICEC) запустив ініціативу під назвою «Проект Stella» у партнерстві з Cern та декількома британськими університетами, яка спрямована на розробку прискорювачів наступного покоління з інтегрованим програмним забезпеченням, яке може заздалегідь прогнозувати несправності та оптимізувати технічне обслуговування, дозволяючи країнам якнайкраще використовувати машини, які вони мають, мінімізуючи час простою.
Але Durham Faivre оптимістично налаштований, що флеш-машини також можуть зіграти свою роль, зрештою полегшивши лікування хворим на рак, які живуть у країнах із низьким і середнім рівнем доходу. Замість того, щоб постійно долати великі відстані протягом багатьох днів і тижнів, щоб отримати кілька сеансів променевої терапії, Flash може дозволити їм отримати все це за один сеанс або за кілька сеансів. Оскільки кожне лікування займає менше секунди, це також дозволить лікарям лікувати набагато більше пацієнтів за один день.
«Якщо ми зможемо отримати машину нормального розміру, яка поміщається в усі лікарняні бункери світу та може керувати Flash, це дозволить країнам лікувати набагато більше пацієнтів», — каже Дарем Февр. «Якщо замість того, щоб лікувати 50 пацієнтів на день, ви можете лікувати 150, ви значно збільшуєте свої можливості та свою здатність справлятися з потребами громадської охорони здоров’я».
Багато експертів вважають, що це також дасть значну економію коштів для країн з високим рівнем доходу, а також матиме потенційне величезне покращення якості життя пацієнтів.
«Після початкових інвестицій це має бути більш економічно ефективним лікуванням, оскільки потрібно набагато менше лікування», — говорить Константінос Куменіс, професор радіаційної онкології в Медичній школі Перельмана Університету Пенсільванії в США. За його словами, системі охорони здоров’я також можна було б заощадити завдяки меншій кількості госпіталізацій через ускладнення.
Куменіс пояснює, що першим кроком є дослідження того, наскільки ефективним є Flash і чи насправді він кращий за стандартну променеву терапію.
—
Щоб отримати достовірну інформацію про покращення здоров’я та благополуччя на основі науки, зареєструйтеся на Інформаційний бюлетень Health Fixпоки Основний список надає підібрані функції та інформацію.
Слідкуйте за новими новинами BBC про науку, технології, навколишнє середовище та здоров’я Facebook, X і Instagram.