Новый метод лечения остеосаркомы был разработан международной группой исследователей. Он предполагает воздействие заряженными ионами, что позволяет с высокой точностью направлять их на область поражения опухолью, минимизируя влияние на окружающие ткани и органы.
Ядерная физика давно помогает онкологам — лучевая терапия используется и постоянно улучшается на протяжении более века. Благодаря ионной и протонной терапии, воздействие на злокачественные опухоли стало более точным: ускоренные частицы направляются на ДНК пораженных клеток, вызывая их гибель. Использование высокой энергии позволяет воздействовать даже на самые маленькие очаги заболевания, при этом не затрагивая расположенные рядом здоровые ткани радиочувствительным органам.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Physics, отмечают, что корпускулярная терапия, также известная как терапия заряженными частицами, несмотря на свои биологические преимущества по сравнению с традиционным использованием рентгеновского излучения, имеет один существенный недостаток. В отличие от фотонного излучения, ионный или протонный пучок останавливается в определенной точке внутри тканей, где и высвобождает энергию, не распространяясь за пределы пораженного участка. Этот процесс называется пиком Брэгга. В ходе перемещения пучок может незначительно расширяться, и контроль над этим рассеянием энергии представляет собой непростую задачу.
Немецкие и итальянские исследователи провели эксперимент, в котором для терапии применялись не стабильные пучки, а пучки радиоактивных ионов углерода-11. Они более эффективно визуализируются с помощью позитронно-эмиссионной томографии, позволяют уменьшить расхождение между пиками активности энергии и дозы, и снижают размытость изображения при уничтожении пораженных клеток посредством короткоживущих изотопов. Более точный выбор мишени в опухоли позволяет уменьшить негативное влияние на здоровые ткани, расположенные рядом.
Ученые имплантировали в область шеи 11-12-недельных самок лабораторных мышей трансплантат остеосаркомы — злокачественной опухоли, характеризующейся высокой устойчивостью к радиотерапии и, как следствие, подходящей для лечения с использованием ускоренных ионов. Мыши были разделены на пять групп: получивших облучение в дозе 20 Гр в области шеи (17 животных, находившихся под наблюдением в течение шести месяцев после лечения); получивших дозу в 20 и 5 Гр (по восемь и семь животных соответственно, наблюдение проводилось в течение четырех недель); получивших ложное облучение с имплантированной опухолью (27 животных, наблюдение — в течение четырех недель); контрольную группу без опухоли (восемь животных, наблюдение — в течение шести месяцев).
Положение опухоли было таким, что даже незначительное смещение, всего несколько миллиметров в пределах пучка, могло вызвать неконтролируемое распределение радиации по позвоночнику и спровоцировать развитие радиационно-индуцированной миелопатии, то есть повреждения спинного мозга.
Благодаря проведенным исследованиям, ученым удалось добиться полного управления ростом опухоли при использовании максимальной дозы в 20 Грей, минуя при этом развитие паралича. Также, лечение позволило замедлить прогрессирование остеосаркомы при облучении в 5 Грей, хотя через две недели и появились признаки рецидива. Следовательно, терапия продемонстрировала свою реализуемость, безопасность и эффективность, что создает возможности для использования заряженных ионных пучков в клинической практике.