Ultrabrzi tretmani raka koji bi mogli zamijeniti konvencionalnu radioterapiju

Pionirski novi tretman obećava da će se boriti protiv šireg spektra raka, uz manje nuspojava nego konvencionalna radioterapija. Također traje manje od sekunde.

U seriji ogromnih podzemnih šupljina na periferiji Ženeve, Švajcarska, provode se eksperimenti koji bi mogli dovesti do nove generacije radioterapijskih uređaja. Nada je da će ovi uređaji omogućiti liječenje složenih tumora na mozgu, eliminirati rakove koji su metastazirali na udaljene organe i generalno smanjiti utjecaj koji tretmani raka imaju na ljudsko tijelo.

Dom ovih eksperimenata je Evropska laboratorija za fiziku čestica (Cern), najpoznatija u svijetu kao centar za fiziku čestica koji je razvio Veliki hadronski sudarač, prsten od 27 kilometara (16,7 milja) dugih supravodljivih magneta sposoban za ubrzavanje čestica do brzine bliske svjetlosti.

Neosporno najvažniji uspjeh Cerna bio je 2012. godine otkriće Higgsovog bozona, tzv. “Božije čestice” koja daje masu drugim česticama, a time postavlja temelj za sve što postoji u svemiru. Ali posljednjih godina, jedinstvena stručnost centra u ubrzavanju čestica visokih energija pronašla je novu nišu – svijet radioterapije raka.

Prije 11 godina, Marie-Catherine Vozenin, radiobiologinja koja sada radi na Univerzitetskim bolnicama u Ženevi (Hug), i drugi, objavili su rad u kojem su predstavili pristup koji mijenja paradigmu konvencionalne radioterapije, koji su nazvali Flash. Pružanjem radijacije pri ultravisokim dozama, s izlaganjima kraćim od sekunde, pokazali su da je moguće uništiti tumore kod glodavaca, a da pritom štite zdravo tkivo.

Njegov utjecaj bio je trenutni. Međunarodni stručnjaci opisali su ga kao ključni proboj, koji je potaknuo druge radiobiologe širom svijeta da provedu vlastite eksperimente koristeći Flash pristup za liječenje različitih tumora kod glodavaca, kućnih ljubimaca, a sada i ljudi.

Koncept Flash-a odjeknuo je jer je adresirao neka od dugotrajnih ograničenja radioterapije, jedne od najčešćih terapija raka koju će primiti dvije trećine svih pacijenata s rakom. Tipično se pruža putem X-zraka ili drugih čestica tijekom 2 do 5 minuta, a ukupna doza obično se raspodjeljuje na desetke pojedinačnih sesija tijekom do osam tjedana, kako bi bila podnošljivija za pacijenta.

Tokom posljednja tri desetljeća, napredni skeneri za snimanje i najsavremeniji radioterapijski uređaji omogućili su precizno ciljanje pojedinačnog tumora. Međutim, rizik od oštećenja ili smrtonosnih nuspojava i dalje je prisutan.

Vozenin navodi primjer dječjih tumora na mozgu, koji se često mogu izliječiti bombardovanjem mozga radioterapijom, ali po veliku cijenu. “Preživjeli su često ostavljeni s doživotnom anksioznošću i depresijom, dok utjecaj radijacije utiče na razvoj mozga, uz značajan gubitak IQ-a,” kaže ona. “Ponekad možemo izliječiti ovu djecu, ali cijena koju plaćaju je visoka.”

Billy Loo, profesor onkološke radioterapije koji vodi Flash znanstveni laboratorij na Stanford Univerzitetskoj medicinskoj školi u SAD-u, objašnjava da tumori, osobito oni veće veličine, rijetko budu odvojeni od okolnog tkiva. To znači da je često gotovo nemoguće izbjeći oštećenje zdravih ćelija, pa onkolozi često ne mogu koristiti dozu koju bi željeli, kaže Loo.

Specijalisti za rak već dugo vjeruju da bi povećanje doze radijacije značajno poboljšalo njihovu sposobnost liječenja pacijenata s teško liječivim rakovima, prema Vozenin. Na primjer, prethodna istraživanja su pokazala da bi povećanje doze radijacije kod pacijenata s rakom pluća čiji su tumori metastazirali na mozak moglo poboljšati preživljavanje.

Posljednjih godina, studije na životinjama su iznova pokazivale da Flash omogućava značajno povećanje količine radijacije koja se isporučuje tijelu, uz minimalni utjecaj na okolno zdravo tkivo. U jednom eksperimentu, zdravi miševi koji su primili dvije doze radijacije putem Flash-a nisu razvili uobičajene nuspojave koje bi se očekivale tokom druge doze. U drugom istraživanju, životinje tretirane Flash-om za tumore glave i vrata imale su manje nuspojava, poput smanjenje proizvodnje pljuvačke ili problema s gutanjem.

Loo je oprezno optimističan da će se takve koristi, u budućnosti, prenijeti i na ljudske pacijente. “Flash proizvodi manje normalnih tkiva oštećenja nego konvencionalna radijacija, bez kompromitiranja učinkovitosti protiv tumora – što bi moglo biti revolucionarno,” kaže on. Dodatna nada je da bi to moglo smanjiti rizik od sekundarnih karcinoma, koji nastaju uslijed oštećenja izazvanih radijacijom kasnije u životu, iako je još uvijek prerano za potvrdu toga.

Sada, sve veći broj ljudskih kliničkih ispitivanja počinje se provoditi širom svijeta. Cincinnati Children's Hospital u Ohaju, SAD, planira rani stadij kliničkog ispitivanja kod djece s metastatskim rakom koji se proširio na njihove kosti. U međuvremenu, onkolozi na Univerzitetskoj bolnici u Lausannei, Švajcarska, provode fazu 2 kliničkog ispitivanja – gdje se preciziraju detalji, uključujući optimalnu dozu, učinkovitost tretmana i eventualne nuspojave – za pacijente s lokaliziranim rakom kože.

Međutim, sljedeća faza istraživanja nije samo testiranje da li Flash djeluje na ljude. Također se istražuje koji tip radijacije je najbolji za primjenu.

Izbor čestica

Od ugljičnih iona do protona i elektrona, postoji mnogo načina za isporuku radioterapije, svaki s različitim primjenama i izazovima. Jedan od najpreciznijih oblika radioterapije je hadronska terapija, isporučena ugljičnim ionima. Međutim, postoji samo 14 objekata širom svijeta koji mogu isporučiti ovu terapiju, a svaki od njih košta oko 150 miliona dolara. Trenutno, ova terapija koristi konvencionalni režim doziranja, gdje se radijacija isporučuje tokom nekoliko minuta. Međutim, s Flash protokolom, ioni bi se isporučili za manje od sekunde.

“Visokoenergetski elektroni mogu se koristiti za liječenje površinskih tumora na koži,” kaže André-Dante Durham Faivre, onkološki radiolog na Hug. “Fotoni, tj. X-zrake, ili protoni [jedan tip subatomskih čestica], mogu se koristiti za liječenje dubljih tumora, dok zadržavamo ugljične ione i helijumove čestice za vrlo specijalizovane slučajeve, jer je za to potrebno vrlo, vrlo velika klinička centra.”

Trenutno, protoni su najčešće korištene čestice u ljudskim Flash ispitivanjima, jer mogu prodrijeti do 30 cm u tijelo, omogućujući im da dođu do relativno dubokih unutrašnjih organa, a postojeći protonski radioterapijski uređaji mogu se relativno lako prilagoditi za primjenu Flash doza.

Godine 2020, Univerzitet u Cincinnati Medical Centru pokrenuo je prvo kliničko ispitivanje Flash protonske radioterapije kod pacijenata čiji je primarni rak metastazirao na kosti, a prvi rezultati sugeriraju da je tretman bio jednako učinkovit kao konvencionalna radioterapija i da je učestalost nuspojava bila slična. Sada, onkolozi na Perelman medicinskoj školi Univerziteta u Pennsylvaniji nadaju se da će pokrenuti vlastito ispitivanje krajem ove godine kod pacijenata s ponovljenim rakom glave i vrata.

Praktičan izazov

Međutim, ako se proton Flash odobri od strane regulatora u budućnosti, Durham Faivre kaže da bi jedan od nedostataka bio taj što su potrebni uređaji još uvijek relativno veliki, što znači da bi tretman mogao biti dostupan samo u ograničenom broju centara, čime bi se ograničila dostupnost pacijentima.

Sada Cern surađuje s istraživačima na Univerzitetskoj bolnici Lausanne i francuskom kompanijom TheryQ kako bi razvili novu vrstu akceleratora koji bi isporučio još više radijacije – opisane kao vrlo visokoenergetski elektroni – pri Flash dozama. Prema Durham Faivreu, istraživači Hug trenutno pregovaraju s komercijalnim partnerima kako bi razvili X-zračni Flash uređaj.

Takvi akceleratori mogli bi omogućiti primjenu Flash benefita za duboke tumore bez potrebe za velikim uređajem, kaže Durham Faivre. Krajnji cilj je omogućiti svakom bolničkom centru s opremom za radioterapiju da može pružiti Flash.