Dny radiační ochrany 2023

Zvýšení účinnosti protonové terapie s použitím velmi vysokých dávkových příkonů a metody proton-borové fúze

7. 11. 2023 14:15

15min

LH Dvořák, Tábor

Přednáška Biologické účinky a zdravotní hlediska Biologické účinky a zdravotní hlediska

Přednášející

Pavel Bláha (Nuclear Physics Institute, Czech Academy of Sciences, Prague, Czech Republic; National Institute for Nuclear Physics (INFN) – Naples section, Naples, Italy)

Popis

Použití velmi vysokých dávkových příkonů (FLASH) se ukazuje jako slibný nástroj ke zvýšení ochrany zdravé tkáně nacházející se před nádorem při zachování stejné účinnosti zabití rakovinných buněk. Vzhledem k technickým problémům se získáním urychlených iontů o požadovaném dávkovém příkonu byla většina současného výzkumu provedena na urychlených elektronech. Použití FLASH protonů je však zajímavou možností, jak zkombinovat balistickou přesnost protonů s ochranou buněk díky vysokým dávkovým příkonům. Z důvodu zvýšení nízké biologické účinnosti protonů vůči radiorezistentním nádorům byla studována metoda záchytu protonu na boru (Proton Boron Capture Therapy, PBCT). Během binární PBCT reakce dochází k fúzi protonu s jádrem boru-11 za takřka okamžitého uvolnění tří vysoce poškozujících alfa částic v oblasti nádoru.
Pro studium kombinace těchto přístupů byly v Orsay Proton Therapy Center (Institut Curie, Francie) ozářeny buněčné kultury plic jak v SOBP (Spread Out Bragg Peak) tak i v plató před SOBP – v přítomnosti i bez ¹¹B ve formě sloučeniny BSH (merkaptododekaborát sodný). Pro výzkum vlivu PBCT na klonogenní přežití rakovinných buněk po ozáření byla použita buněčná linie A549 derivovaná z nádoru plic, častého cíle protonové terapie. Ke studiu snížení poškození zdravých buněk díky FLASH protonům (> 100 Gy/s) byly použity plicní fibroblasty MRC-5 a radiačně vyvolaná předčasná senescence jako zkoumaný dlouhodobý efekt záření.
Předběžná zjištění naznačují srovnatelný nárůst účinnosti zabíjení A549 buněk v přítomnosti 80 ppm ¹¹B po ozáření FLASH i konvenčními (~ 1 Gy/s) dávkovými příkony při ozáření v SOBP. Zdravé fibroblasty MRC-5 ozářené v plató vykazují nižší procento buněk v senescenci při FLASH ozáření dávkami 8 Gy a vyššími a přibližně od 14 dní po expozici. To poukazuje na zvýšení ochrany normálních buněk při použití urychlených FLASH protonů ve srovnání s konvenčními.
Dalším krokem výzkumu by mělo být použití laserem urychlených protonů, u kterých lze dosáhnout dávkových příkonů až ~ 10⁹ Gy/s – řádově vyšších než u konvenčních protonových urychlovačů. To by mohlo přinést nové poznatky ohledně radiačně-biologických účinků extrémně vysokých dávkových příkonů. Pokud by tento probíhající, inovativní, výzkum potvrdil výhody propojení PBCT se snížením poškození zdravé tkáně díky FLASH dávkovým příkonům, mohlo by to vést k rozšíření terapeutického okna protonové terapie s významnými benefity pro pacienty.