いつか、特殊なシステムが癌患者に粒子を集中させて、マイクロ秒単位で放射線療法の全コースを提供できる可能性があると、新しい研究が示唆している。
フラッシュ放射線療法として知られている新しい技術を使用して、医師は、少なくとも理論的には、従来の放射線療法の数分の1の時間とわずかな費用で腫瘍を根絶することができました。現時点では、超高速テクニックはヒト患者での正式な臨床試験に直面していませんが、1人の男性が実験的治療を受けたと研究者は2019年10月に放射線療法と腫瘍学で報告しました。現在、1月9日にInternational Journal of Radiation Oncology、Biology and Physicsに掲載された新しいマウス研究は、この癌治療の可能性をさらに実証しています。
ペンシルベニア大学病院の放射線腫瘍学の准教授である研究著者のキース・センゲル博士は、「腫瘍制御率は同じだが、正常組織への影響はかなり少ない」と述べた。
言い換えれば、フラッシュ技術は、健康な組織を温存しながら腫瘍細胞を殺すように見えます。この手法は、光子と呼ばれる粒子、通常は軽い粒子、または負に帯電した電子の安定した流れを腫瘍部位に照射することで機能します。現在、Cengelと彼の同僚は、別の粒子、つまり正に帯電した陽子を混合物に投入しています。
「これは行われたことがないという意味で独特です」と研究に関与しなかったスイスのローザンヌ大学病院の放射線腫瘍学研究所の責任者であるMarie-Catherine Vozeninは言いました。陽子を配置してがん細胞と戦うことは、光子や電子を使用するよりも必ずしも優れた戦略であると言っているのではありません。 「これらのさまざまな戦略にはすべて、長所と短所があります。」
とはいえ、各粒子は、体内の特定の場所にある特定の腫瘍タイプを標的とするのに独特に適している可能性があります。
タイミングが鍵
「フラッシュ」という名前は、技術が標的組織に放射線を送出する超高速レートを単に指します。フラッシュパンメルは、既存の治療法と同じ総放射線量で細胞を照射しますが、数週間にわたるセッションで数週間にわたって線量を投与するのではなく、治療全体がほんの10分の1秒しか続かないとVozeninは述べています。
「100分の1秒まで進むことができれば、それはさらに良い」と彼女は付け加えた。
スピードがすべての違いを生みます。従来の放射線療法では、患者は数十回の治療セッションを受けることがあり、その間に腫瘍細胞が死ぬずっと前に健康な組織が損傷を受ける可能性があります。しかし、フラッシュと同じように、同じ線量の放射線がより速い速度で供給される場合、健康な組織は無傷のままです。それが起こる正確な理由は謎のままです。
「それは100万ドルの問題です...私たちはそれを理解しようと懸命に努力しています」とVozininは言いました。研究によると、一時的な放射線バーストにより、健康な組織の酸素レベルが低下する可能性があり、これには通常、がん細胞よりもはるかに多くの酸素が含まれています。ジャーナルクリニカルオンコロジーの2019年のレポートによると、腫瘍は酸素欠乏のおかげで従来の放射線療法に抵抗するため、フラッシュによって促される一時的な効果が健康な細胞の損傷を防ぎ、有害なフリーラジカルの生成を減らす可能性があります。
しかし、この証拠は、がん細胞が治療に対して健康な細胞とは異なる反応をする理由を説明していません。より多くのメカニズムが機能している可能性が高い、とVozeninは言った。
なぜそれが機能するかに関係なく、フラッシュ放射は予備的な研究では有望であるように見えますが、この手法には限界があります。光子は全身の腫瘍を標的にするために使用できますが、粒子を発射するマシンは、必要な線量率を達成するのに十分な速さでまだ発射できません。高エネルギー電子は組織を貫通して根深い腫瘍に到達する可能性がありますが、技術的に生成が困難です。低エネルギー電子は別のオプションを提供しますが、これらは約2インチ（5〜6センチメートル）の肉を突き刺すことができますとCengelは言いました。
低エネルギー電子は表在性腫瘍を治療することができますが、Cengelと彼の同僚は、陽子は体のより奥にある癌細胞を標的とするのにより適しているかもしれないと理論づけました。彼らのアイデアをテストするために、彼らはその仕事に適したツールを作らなければなりませんでした。
テストする
チームはサイクロトロンと呼ばれる既存の陽子加速器を使用して実験を行いましたが、いくつかの変更を加えました。その秘訣は、陽子が機械から発射される速度を上げながら、陽子がどこにどのくらいの量で着弾したかを監視する戦略を開発することでした。このインフラが整っていれば、チームはサイクロトロンから流れる陽子の電流をより適切に制御できます。「フルブラストまたはドリップをオンにできる蛇口のようなものです」とCengel氏は述べています。
その後、チームはサイクロトロンをモデルマウスに向けました。誘発された腫瘍は動物の膵臓とその上部の腸に沿って成長したので、研究者はげっ歯類の腹腔を通して単一パルスの放射線を送りました。閃光は100ミリ秒から200ミリ秒の間続き、多くの陽子ビームを並べて並べると、調理されていないスパゲッティがタイトなチューブに入れられ、チームは1回のショットで腹腔全体を攻撃しました。
予想通り、この治療は腫瘍の増殖と、通常は癌に起因する組織の瘢痕化を妨げ、その一方で近くの健康な組織は無傷のままにします。 「これは、光子や電子の代わりに陽子を使用する標的として小腸を生体内で使用したin vivoでの「フラッシュ」効果の最初の反駁できない証拠です」と、パリのキュリー研究所の研究ディレクターであるVincent Favaudonは、研究、電子メールでLive Scienceに語った。
研究は成功したが、マウスで行われ、「少量では患者ではそうではない」とヴォゼニン氏は語った。言い換えれば、現在の形態では、陽子フラッシュ技術は一度に小さな領域の組織しか治療できません。より大きな動物、そして最終的には人間でテストする準備ができる前に、技術は大幅に拡大されなければならない、と彼女は言った。
「主な制限は線量率にある」とファボードンは付け加えた。研究によれば、100ミリ秒を超えるフラッシュ放射にさらされると、健康な組織に損傷が生じ始めるとのことです。 「1マイクロ秒のパルスで線量を送達することは常に優れています。したがって、課題は、線量率を2倍から5倍またはそれ以上に増やすことです。」
センゲルと彼の同僚は、どのような線量率が最も治療上の利益をもたらすかを決定するために働きながら、ツールと技術を最適化し続けることを計画しています。このようにして、チームは、動物を最初の対象として、ある種の臨床試験を実行します。一方、Vozininとその同僚は、まもなく自分のフラッシュ技術をテストするために、ヒト患者で最初の臨床試験を開始します。彼らは低エネルギー電子を使用して、皮膚癌で見られるような表在性腫瘍の治療を目指しています。
「大量かつ臨床応用でフラッシュのコンセプトを検証できれば、おそらくすべての放射線療法が変わるだろう」とヴォゼニン氏は語った。彼女は、フラッシュ放射線のいくつかのバージョンが今後10年以内に癌患者に広く利用可能になるかもしれないと期待していると彼女は言った。ファボードン氏によると、表面の腫瘍を標的とした治療は、手術で露出した治療と同様に、2年以内に準備が整う可能性があるという。高エネルギー電子と陽子ビームを使用する技術は、5年から10年以内に準備ができる可能性があると彼は言った。
閃光が実際の人間の患者への道を切り抜けると仮定すると、この技術により、医師はかつて放射線治療を拒絶した腫瘍を標的とすることができる可能性があるとCengelは述べた。
「私たちは文字通り治療することができないものを治療し、治療することができない人々を治療することができました」と彼は言った。 「明らかに、そのすべてに大きな粒の塩」
