Terapia flash : nowy cud w radioterapii nowotworów złośliwych?

• Autorzy: Lenartowicz Aleksandra , Markopolskyi Vasyl , Pracz Janusz

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2022.2.4

Warianty tytułu

EN

Flash therapy : a new miracle in cancer radiation therapy malicious?

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wydaje się, że nowatorska metoda radioterapii (RT) w leczeniu onkologicznym, z wykorzystaniem promieniowania o wysokiej mocy dawki (FLASH), pozwala znacząco zmniejszyć toksyczność wywołaną promieniowaniem w zdrowych tkankach, jednocześnie wykazując wysoką skuteczność w zabijaniu komórek nowotworowych. Dotychczas przeprowadzono wiele badań przedklinicznych oraz jedno badanie kliniczne, które wykazały korzyści tej metody w porównaniu z metodą konwencjonalną. Dalsze prowadzenie badań napotyka jednak na ograniczony dostęp do urządzeń generujących stabilną i powtarzalną wiązkę promieniowania o ultrawysokiej mocy dawki. Niniejsza praca prezentuje obecny stan wiedzy na temat badań przedklinicznych, hipotez mechanizmu efektu FLASH w komórkach oraz koniecznych udoskonaleń urządzeń generujących wiązkę, tak aby było możliwe osiągnięcie wysokiej mocy dawki przy spełnieniu jednocześnie wymagań terapii.

EN

The novel method of radiation therapy in cancer treatment using high dose radiation (FLASH) appears to be able to significantly reduce radiation-induced toxicity in healthy tissues, while demonstrating high efficiency in killing cancer cells. So far, many preclinical studies and one clinical trial have been carried out, which showed significant advantages of this method compared to the conventional method. However, further research is faced with limited access to devices generating a stable and repeatable beam of ultra-high dose radiation. This paper presents the current state of knowledge on preclinical research, the hypotheses of the FLASH effect mechanism in cells and the necessary improvements to the beam generating devices, so that it is possible to achieve a high dose rate while meeting the requirements of the therapy.

Słowa kluczowe

PL

radioterapia; akcelerator medyczny; moc dawki promieniowania; dawka promieniowania

EN

radiotherapy; medical accelerators; dose rate

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 63, Nr 2
• Strony: 27--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Lenartowicz Aleksandra

• Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Otwock

autor

Markopolskyi Vasyl

• Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Otwock

autor

Pracz Janusz

• Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Otwock

Bibliografia

• [1] Składowski Prof. dr hab. n med. Krzysztof. Raport na temat stanu radioterapii w Polsce na dzień 31.12.2020 r. Konsultant Krajowy w dziedzinie radioterapii onkologicznej. [Online] 03 2021. http://kkro.io.gliwice.pl/wpcontent/uploads/2021/04/Raport-na-temat-stanu-radioterapii-w-Polsce-na-dzień-31.12.2020.pdf.
• [2] Berry R. J., Hall, E. J., Forster, D. W., Storr, T. H., & Goodman, M. J. urvival of mammalian cells exposed to x rays at ultra-high dose-rates. The British journal of radiology, 42(494), 102-107. 1969.
• [3] Favaudon V., Caplier L., Monceau V., Pouzoulet F., Sayarath M., Fouillade C., et al. Ultrahigh dose-rate FLASH irradiation increases the differential response between normal and tumor tissue in mice. Sci Transl Med. 6:245ra293. 2014.
• [4] Rube CE, Uthe D, Schmid KW, Richter KD, Wessel J, Schuck A, et al. Dose-dependent induction of transforming growth factor beta (TGF-beta) in the lung tissue of fibrosis-prone mice after thoracic irradiation. Int J Radiat Oncol. 47:1033-42. 2000.
• [5] Montay-Gruel P, Petersson K, Jaccard M, Boivin G, Germond JF, Petit B, et al. Irradiation in a flash: unique sparing of memory in mice after whole brain irradiation with dose rates above 100Gy/s. Radiother Oncol. 124:365-9. 2017.
• [6] Field SB, Bewley DK. Effects of dose-rate on the radiation response of rat skin. Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med. 26(3):259-67. 1974.
• [7] Vozenin MC, De Fornel P, Petersson K, Favaudon V, Jaccard M, Germond JF, Petit B, Burki M, Ferrand G, Patin D, Bouchaab H, Ozsahin M, Bochud F, Bailat C, Devauchelle P, Bourhis J. The Advantage of FLASH Radiotherapy Confirmed in Mini-pig and Cat-cancer Patients. Clin Cancer Res. 25(1):35-42. 2019.
• [8] Bourhis J, Sozzi WJ, Jorge PG, Gaide O, Bailat C, Duclos F, et al. Treatment of a first patient with FLASH-radiotherapy. Radiother Oncol. 139:18-22. 2019.
• [9] Smyth LML, Donoghue JF, Ventura JA, Livingstone J, Bailey T, Day LRJ, et al. Comparative toxicity of synchrotron and conventional radiation therapy based on total and partial body irradiation in a murine model. Sci Rep. 8:12044. 2018.
• [10] Durante M, Bräuer-Krisch E, Hill M. aster and safer? FLASH ultra-high dose rate in radiotherapy. Br J Radiol. 91:20170628. 2018.
• [11] Wilson P, Jones B, Yokoi T, Hill M, Vojnovic B. Revisiting the ultra-high dose rate effect: implications for charged particle radiotherapy using protons and light ions. Br J Radiol. 85:e933–9. 2012.
• [12] Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the Radiologist, 8th Ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2018.
• [13] SR McKeown. Defining normoxia, physoxia and hypoxia in tumours-implications for treatment response. Br J Radiol. (2014) 87:20130676. 2014.
• [14] Carreau A, El Hafny-Rahbi B, Matejuk A, Grillon C, Kieda C. Why is the partial oxygen pressure of human tissues a crucial parameter? Small molecules and hypoxia. J Cell Mol Med. 15:1239-53. 2011.
• [15] Adrian G, Konradsson E, Lempart M, Bäck S, Ceberg C, Petersson K. The FLASH effect depends on oxygen concentration. Br J Radiol. concentration. 2019.
• [16] Hendry JH, Moore JV, Hodgson BW, Keene JP. The constant low oxygen concentration in all the target cells for mouse tail radionecrosis. Radiat Res. 92:172-81. 1982.
• [17] Yovino S, Kleinberg L, Grossman SA, Narayanan M, Ford E. The etiology of treatment-related lymphopenia in patients with malignant gliomas: modeling radiation dose to circulating lymphocytes explains clinical observations and suggests methods of modifying the impact of radiation on immune cells. Cancer Invest. 31:140-4. 2013.
• [18] Girdhani S, Abel E, Katsis A, Rodriquez A, Senapati S, KuVillanueva A, et al. Abstract LB-280: FLASH: A novel paradigm changing tumor irradiation platform that enhances therapeutic ratio by reducing normal tissue toxicity and activating immune pathways. Cancer Res. 79(13 Suppl):LB-280. 2019.
• [19] Rama N, Saha T, Shukla S, Goda C, Milewski D, Mascia AE, et al. Improved tumor control through t-cell infiltration modulated by ultra-high dose rate proton FLASH using a clinical pencil beam scanning proton system. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 105: S164-5. 2019.
• [20] Montay-Gruel P, Meziani L, Yakkala C, Vozenin MC. Expanding the therapeutic index of radiation therapy by normal tissue protection. Br J Radiol. 2018.
• [21] Favaudon V., Caplier, L., Monceau, V., Pouzoulet, F., Sayarath, M., Fouillade, C., Poupon, M. F., Brito, I., Hupé, P., Bourhis, J., Hall, J., Fontaine, J. J., & Vozenin, M. C. Ultrahigh dose-rate FLASH irradiation increases the differential response between normal and tumor tissue in mice. Science translational medicine, 6(245). 2014.
• [22] Jean Bourhis, Wendy Jeanneret Sozzi, Patrik Gonçalves Jorge, Olivier Gaide, Claude Bailat, Fréderic Duclos, David Patin, Mahmut Ozsahin, François Bochud, Jean-François Germond, Raphaël Moeckli, Marie-Catherine Vozenin,. Treatment of a first patient with FLASH-radiotherapy. Radiotherapy and Oncology, Volume 139. 2019.
• [23] Vozenin M. C., De Fornel, P., Petersson, K., Favaudon, V., Jaccard, M., Germond, J. F., Petit, B., Burki, M., Ferrand, G., Patin, D., Bouchaab, H., Ozsahin, M., Bochud, F., Bailat, C., Devauchelle, P., & Bourhis, J. The Advantage of FLASH Radiotherapy Confirmed in Mini-pig and Cat-cancer Patients. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research, 25(1), 35-42. 2019.
• [24] Felici Giuseppe & Barca, Patrizio & Barone, Salvatore & Bortoli, Eleonora & Borgheresi, Rita & De Stefano, Silvia & Francesco, Massimo & Grasso, Luigi & Linsalata, Stefania & Marfisi, Daniela & Pacitti, Matteo & Di Martino, Fabio. Transforming an IORT Linac Into a FLASH Research Machine: Procedure and Dosimetric Characterization. Frontiers in Physics. 8. 374. 2020.
• [25] Moeckli R., Gonçalves Jorge, P., Grilj, V., Oesterle, R., Cherbuin, N., Bourhis, J., Vozenin, M. C., Germond, J. F., Bochud, F., & Bailat, C. Commissioning of an ultra-high dose rate pulsed electron beam medical LINAC for FLASH RT preclinical animal experiments and future clinical human protocols. Medical physics, 48(6), 3134-3142. 2021.
• [26] Pierre Montay-Gruel, Kristoffer Petersson, Maud Jaccard, Gaël Boivin, Jean-François Germond, Benoit Petit, Raphaël Doenlen, Vincent Favaudon, François Bochud, Claude Bailat, Jean Bourhis, Marie-Catherine Vozenin,. Irradiation in a flash: Unique sparing of memory in mice after whole brain irradiation with dose rates above 100 Gy/s. Radiotherapy and Oncology, Volume 124, Issue 3. 2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).