การฉายรังสีโปรตอนสามารถฆ่ามะเร็งได้อย่างไรในมิลลิวินาที
งานวิจัยใหม่ในหนูแสดงให้เห็นว่า "เป็นครั้งแรก" ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้โปรตอนในการรักษาด้วยรังสีได้ภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีฆ่าเซลล์มะเร็งในขณะที่ปกป้องเนื้อเยื่อที่แข็งแรง
กว่าครึ่งหนึ่งของผู้ที่มีการวินิจฉัยโรคมะเร็งจะได้รับการรักษาด้วยรังสี
การฉายรังสีจะทำลาย DNA ของเซลล์มะเร็งไม่ว่าจะเป็นการชะลอการลุกลามหรือฆ่าเซลล์เหล่านี้
อย่างไรก็ตามนี่เป็นกระบวนการที่ช้า รังสีไม่ได้ทำลายเซลล์มะเร็งในทันที - บางครั้งต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการรักษาเพื่อทำลาย DNA ของเซลล์มากพอที่จะฆ่าได้
เหตุผลเพิ่มเติมว่าทำไมการรักษาด้วยรังสีอาจใช้เวลาหลายสัปดาห์ก็คือการรักษามักจะประสบความสำเร็จเมื่อเซลล์มะเร็งเติบโตและแบ่งตัวเป็นเซลล์ใหม่
ดังนั้นการแพร่กระจายการรักษาเป็นระยะเวลานานจึงเพิ่มโอกาสที่รังสีจะกำหนดเป้าหมายไปที่เซลล์มะเร็งเมื่ออยู่ในระยะเจริญเติบโต
สุดท้ายการให้รังสีในปริมาณเล็กน้อยทุกวันช่วยปกป้องเซลล์ที่มีสุขภาพดีโดยให้เวลาซ่อมแซมมากขึ้น
แต่การวิจัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าอาจมีวิธีการฉายรังสีด้วยความเร็วที่บันทึกไว้ในขณะเดียวกันก็ปกป้องเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี
เทคนิคใหม่นี้เรียกว่า FLASH หรือรังสีรักษาด้วยอัตรารังสีสูงเป็นพิเศษและจากการวิจัยก่อนหน้านี้ใช้อิเล็กตรอนเพื่อลดความเสียหายของเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีในขณะที่กำหนดเป้าหมายไปที่เนื้องอก
ที่สำคัญ FLASH ถูกกล่าวหาว่าบรรลุผลเหล่านี้ในเวลาน้อยกว่าหนึ่งวินาทีซึ่งสามารถลดระยะเวลาของการฉายรังสีลงอย่างทวีคูณ
การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าการใช้รังสีโปรตอนแทนอิเล็กตรอนหรือโฟตอนพร้อมกับการปรับแต่งทางเทคนิคอื่น ๆ สามารถเปลี่ยน FLASH ให้เป็นเครื่องมือทรงพลังที่สามารถส่งรังสีในมิลลิวินาทีได้อย่างไร
ดร. เจมส์เอ็ม. เมตซ์ผู้อำนวยการศูนย์บำบัดโรเบิร์ตโปรตอนและประธานสาขารังสีรักษามะเร็งที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียในฟิลาเดลเฟียเป็นผู้ร่วมอาวุโสและผู้เขียนที่เกี่ยวข้องของการศึกษาใหม่ซึ่งปรากฏใน International Journal of Radiation Oncology ชีววิทยาและฟิสิกส์.
การทดสอบการรักษาด้วยโปรตอนแฟลชกับมะเร็ง
ตามที่ผู้เขียนอธิบายไว้ในบทความของพวกเขางานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ชี้ให้เห็นว่าการรักษาด้วยแฟลชช่วยฆ่าเซลล์มะเร็งในขณะที่รักษาเนื้อเยื่อปกติในมะเร็งสมองปอดลำไส้และผิวหนัง
แต่มีเกณฑ์อัตราปริมาณในการรักษาด้วยแฟลชหรือไม่? และนักวิทยาศาสตร์สามารถส่ง FLASH ได้เร็วกว่ามากในขณะที่รักษาผลการป้องกันและประสิทธิภาพในการต้านมะเร็งได้หรือไม่?
นักวิจัยกล่าวว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ในหนูแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มอัตราการฉายรังสีของการฉายรังสีอิเล็กตรอนสามารถป้องกันการลดลงของความรู้ความเข้าใจในระหว่างการฉายรังสีสมอง และในเมาส์รุ่นอื่น ๆ - ของพังผืดในปอดและกลุ่มอาการของรังสีในระบบทางเดินอาหาร - การเพิ่มรังสีอิเล็กตรอนช่วยปกป้องเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี
ดังนั้นนักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาในปัจจุบันจึงตั้งสมมติฐานว่าการใช้โปรตอนแทนอิเล็กตรอนในการรักษาด้วยแฟลชจะทำให้สามารถส่งรังสีในปริมาณที่สูงขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาผลการป้องกันไว้ได้
นอกจากนี้การบำบัดด้วยโปรตอนโดยทั่วไปถือว่าปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากกว่าการบำบัดด้วยอิเล็กตรอน
พิสูจน์ความเป็นไปได้ของโปรตอนแฟลช
เพื่อทดสอบสมมติฐานและ“ เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบทางชีววิทยาของลำแสงโปรตอน [FLASH]” นักวิจัยได้ออกแบบและสร้างเครื่องฉายรังสีที่สามารถส่งมอบอัตรา FLASH หรือปริมาณรังสีมาตรฐาน“ โดยใช้โปรตอนที่กระจัดกระจายสองเท่าใน […] เรขาคณิตที่กำหนดโดย CT .”
นักวิจัยใช้ "ลำแสงดินสอแท่งเดียว" เพื่อสร้าง "ระบบกระจายสองชั้น" ซึ่งจะช่วยข้ามความยากลำบากที่ทำให้ทีมวิจัยก่อนหน้านี้หยุดการสร้างปริมาณรังสีหรือขนาดพื้นที่ที่จำเป็น
จากนั้นทีมงานได้ใช้เครื่องมือใหม่นี้ในแบบจำลองหนูของมะเร็งตับอ่อนและพบว่าสามารถกำหนดเป้าหมายไปที่เนื้องอกที่ด้านข้างของมะเร็งตับอ่อนได้สำเร็จในขณะที่ลดความเสียหายของระบบทางเดินอาหาร
“ เราสามารถพัฒนาระบบพิเศษในห้องวิจัยเพื่อสร้างปริมาณ FLASH แสดงให้เห็นว่าเราสามารถควบคุมลำแสงโปรตอนและทำการทดลองจำนวนมากเพื่อช่วยให้เราเข้าใจผลกระทบของการแผ่รังสีแฟลชที่เราไม่มี ทำด้วยการตั้งค่าการวิจัยแบบดั้งเดิมมากขึ้น” ดร. เมตซ์อธิบาย
“ นี่เป็นครั้งแรกที่มีผู้เผยแพร่ผลการวิจัยที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้โปรตอนแทนที่จะเป็นอิเล็กตรอนเพื่อสร้างปริมาณ FLASH ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการรักษาทางคลินิกในปัจจุบัน”
ดร. เจมส์เอ็ม. เมตซ์
ต่อไปนักวิจัยวางแผนที่จะออกแบบอุปกรณ์ที่จะส่งมอบ FLASH ในลักษณะนี้ให้กับมนุษย์
