Suatu hari nanti, sistem khusus boleh merangsang pesakit kanser dengan zarah-zarah untuk menyampaikan kursus terapi sinaran penuh dalam mikrosecond semata-mata, penyelidikan baru mencadangkan.
Menggunakan teknik baru yang dikenali sebagai radioterapi flash, doktor boleh membasmi tumor dalam sebahagian kecil masa dan di sebahagian kecil daripada kos terapi radiasi tradisional - sekurang-kurangnya dalam teori. Sehingga kini, teknik cepat kilat tidak menghadapi ujian klinikal formal di pesakit manusia, walaupun seorang lelaki menerima rawatan eksperimen, penyelidik melaporkan pada Oktober 2019 dalam jurnal Radioterapi dan Onkologi. Kini, kajian tikus baru yang diterbitkan pada Jan. 9 dalam Jurnal Antarabangsa Onkologi Sinaran, Biologi dan Fizik, telah menunjukkan lagi terapi kanser ini.
"Ia mempunyai kadar kawalan tumor yang sama tetapi ketara kurang memberi kesan kepada tisu biasa," kata penulis bersama Dr. Keith Cengel, profesor bersekutu mengenai onkologi radiasi di Hospital Universiti Pennsylvania.
Dalam erti kata lain, teknik kilat nampaknya membunuh sel-sel tumor sambil membiarkan tisu sihat. Teknik ini berfungsi dengan membombardir tapak tumor dengan aliran zarah yang mantap, biasanya zarah cahaya, yang dipanggil foton, atau elektron bercas negatif. Sekarang, Cengel dan rakan-rakannya telah melemparkan zarah lain ke dalam campuran: proton bercas positif.
"Ia adalah unik dalam erti kata bahawa ... ia tidak pernah dilakukan," kata Marie-Catherine Vozenin, ketua makmal radiasi onkologi di Lausanne University Hospital di Switzerland, yang tidak terlibat dalam kajian itu. Itu bukan untuk mengatakan bahawa menggunakan proton untuk melawan sel-sel kanser adalah strategi yang lebih baik daripada menggunakan foton atau elektron, tambahnya. "Semua strategi yang berbeza ini mempunyai kebaikan dan keburukan."
Yang mengatakan, setiap zarah mungkin sesuai untuk menargetkan jenis tumor tertentu di tempat tertentu di dalam badan, yang bermaksud proton mungkin menawarkan pilihan rawatan terbaik bagi sesetengah pesakit, kata Cengel.
Masa adalah kunci
Nama "kilat" hanya merujuk kepada kadar ultrafast di mana teknik itu menyampaikan radiasi ke tisu sasaran. Flash merembeskan sel-sel dengan jumlah radiasi yang sama seperti terapi yang sedia ada, tetapi daripada mengendalikan dos selama beberapa minggu dalam sesi minit-minit, keseluruhan rawatan berlangsung hanya sepersepuluh detik, kata Vozenin.
"Sekiranya kita dapat beratus-ratus saat, itu lebih baik," katanya.
Kelajuan membuat semua perbezaan. Dalam terapi radiasi konvensional, pesakit boleh menjalani berpuluh-puluh sesi rawatan, di mana masa tisu sihat boleh menjadi rosak lama sebelum sel tumor akan binasa. Tetapi apabila dos radiasi yang sama disampaikan pada kadar yang lebih cepat, seperti kilat, tisu yang sihat tetap tidak terjejas. Tepat kenapa ia berlaku masih menjadi misteri.
"Itulah soalan berjuta-juta dolar ... kami berusaha keras untuk memahami," kata Vozenin. Penyelidikan mencadangkan bahawa radiasi pecah pesat boleh menyebabkan penurunan paras oksigen dalam tisu sihat, yang biasanya mengandungi lebih banyak oksigen daripada sel-sel kanser. Tumor menentang terapi radiasi tradisional kerana sebahagiannya kurang kekurangan oksigen, jadi kesan sementara yang digerakkan oleh kilat boleh meningkatkan sel-sel yang sihat terhadap kerosakan, serta mengurangkan pengeluaran radikal bebas yang berbahaya, menurut laporan 2019 dalam jurnal Clinical Oncology.
Tetapi bukti ini tidak menjelaskan mengapa sel-sel kanser bertindak balas berbeza daripada sel yang sihat ke rawatan; lebih banyak mekanisme yang mungkin dimainkan, kata Vozenin.
Tanpa mengira mengapa ia berfungsi, sinaran kilat seolah-olah menjanjikan dalam kajian awal, walaupun teknik ini mempunyai batasan. Foton boleh digunakan untuk mensasarkan tumor di seluruh badan, tetapi mesin yang menembak zarah-zarah tersebut belum dapat memadamkan api dengan cepat untuk mencapai kadar dos yang diperlukan. Elektron tenaga tinggi boleh menembusi tisu untuk mencapai tumor yang mendalam tetapi secara sukarela menjana teknologi. Elektron tenaga rendah menawarkan pilihan lain, tetapi ini boleh menembusi hanya kira-kira 2 inci (5 hingga 6 sentimeter) daging, kata Cengel.
Walaupun elektron tenaga rendah dapat mengawal tumor cetek, Cengel dan rakan-rakannya berteori bahawa proton mungkin lebih sesuai untuk menargetkan sel-sel kanser yang lebih dalam di dalam badan. Untuk menguji idea mereka, mereka perlu membina alat yang sesuai untuk tugas itu.
Letakkan ujian
Pasukan menggunakan pemecut proton sedia ada, yang dikenali sebagai siklotron, untuk menjalankan eksperimen, tetapi membuat beberapa pengubahsuaian. Caranya adalah untuk meningkatkan kadar di mana proton boleh dipecat dari mesin dan juga membangun strategi untuk memantau di mana proton mendarat dan dalam kuantiti apa. Dengan infrastruktur ini, pasukan dapat mengawal arus proton yang mengalir dari siklotron, "semacam keran yang dapat anda nyalakan pada letupan penuh atau menetes," kata Cengel.
Pasukan itu kemudiannya mensasarkan siklotron pada tikus model. Tumor yang disebabkan oleh tumbuh-tumbuhan pada haiwan dan di atas usus atasnya, jadi para penyelidik menghantar satu radiasi radiasi melalui rongga abdomen. Lampu kilat berlangsung di antara 100 dan 200 milisaat, dan dengan berlapis banyak rasuk proton bersama-sama satu sama lain, seperti spaghetti yang tidak matang dalam tiub ketat, pasukan melanda seluruh rongga perut dalam satu tangkapan.
Seperti yang dijangkakan, rawatan merosakkan pertumbuhan tumor dan jaringan parut yang biasanya disebabkan oleh kanser, sementara meninggalkan tisu sihat yang tidak selamat. "Ini adalah bukti pertama yang tidak dapat disangkal daripada kesan 'kilat' dalam vivo dengan usus kecil sebagai sasaran menggunakan proton bukan foton atau ... elektron," Vincent Favaudon, pengarah penyelidikan di Institut Curie di Paris yang tidak terlibat dalam belajar, memberitahu Live Science dalam e-mel.
Walaupun berjaya, kajian itu dilakukan pada tikus, "dan dalam jumlah yang kecil, yang tidak berlaku pada pesakit," kata Vozenin. Dalam erti kata lain, dalam bentuk semasa, teknik flash proton hanya boleh merawat kawasan kecil tisu pada satu masa. Teknik ini perlu ditingkatkan dengan ketara sebelum ia siap diuji pada haiwan yang lebih besar, dan akhirnya manusia, katanya.
"Batasan utama terletak pada kadar dos," tambah Favaudon. Penyelidikan menunjukkan bahawa tisu sihat mula mengalami kerosakan jika terdedah kepada sinaran kilat lebih daripada 100 milisaat, katanya. "Menyampaikan dos dalam nadi tunggal mikrosecond sentiasa lebih baik, jadi cabarannya adalah untuk meningkatkan kadar dos dengan faktor dua hingga lima atau lebih."
Cengel dan rakan-rakannya merancang untuk terus mengoptimumkan alat dan teknik mereka semasa bekerja untuk menentukan kadar dos apa yang memberikan manfaat terapeutik. Dengan cara ini, pasukan akan menjalani percubaan klinikal dengan pelbagai jenis tetapi dengan haiwan sebagai subjek awal. Sementara itu, Vozenin dan rakan-rakannya akan melancarkan ujian klinikal pertama dalam pesakit manusia untuk menguji teknik flash mereka sendiri. Menggunakan elektron tenaga rendah, mereka berhasrat untuk mengubati tumor cetek, seperti yang dilihat pada kanser kulit.
"Jika kita dapat mengesahkan konsep flash dalam jumlah besar dan dalam aplikasi klinikal, maka ia mungkin akan mengubah semua terapi radiasi," kata Vozenin. Beliau berkata beliau menjangkakan bahawa beberapa versi radiasi flash mungkin tersedia secara meluas untuk pesakit kanser dalam tempoh 10 tahun akan datang. Favaudon berkata bahawa rawatan yang menyasarkan tumor permukaan, serta mereka yang terdedah melalui pembedahan, boleh siap dalam tempoh dua tahun. Teknik menggunakan elektron tenaga tinggi dan rasuk proton boleh siap dalam tempoh lima hingga 10 tahun, katanya.
Dengan mengandaikan kecerahan kilat jalan ke pesakit manusia sebenar, teknik ini membolehkan doktor menargetkan tumor yang pernah menangguhkan rawatan dengan radiasi, kata Cengel.
"Kita boleh merawat perkara-perkara yang tidak mungkin untuk merawat dan menyembuhkan orang yang tidak mungkin dapat menyembuhkan," katanya. "Sudah tentu, sebilangan besar garam pada semua itu."
