Một ngày nào đó, các hệ thống chuyên dụng có thể ngăn chặn các bệnh nhân ung thư bằng các hạt để cung cấp một liệu trình xạ trị đầy đủ chỉ trong vài giây, nghiên cứu mới cho thấy.
Sử dụng một kỹ thuật mới nổi được gọi là xạ trị flash, các bác sĩ có thể loại bỏ các khối u trong một phần nhỏ thời gian và với một phần chi phí của liệu pháp xạ trị truyền thống - ít nhất là trên lý thuyết. Cho đến nay, kỹ thuật nhanh như chớp vẫn chưa phải đối mặt với các thử nghiệm lâm sàng chính thức ở bệnh nhân người, mặc dù một người đàn ông đã được điều trị thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã báo cáo vào tháng 10 năm 2019 trên tạp chí Radi Liệu pháp và Ung thư. Bây giờ, một nghiên cứu chuột mới, được công bố ngày 9 tháng 1 trên Tạp chí Quốc tế về Ung thư, Sinh học và Vật lý, đã chứng minh thêm lời hứa của liệu pháp ung thư này.
Đồng tác giả nghiên cứu, tiến sĩ Keith Cengel, phó giáo sư về ung thư bức xạ tại Bệnh viện Đại học Pennsylvania cho biết: "Nó có cùng tỷ lệ kiểm soát khối u nhưng ít ảnh hưởng đến mô bình thường".
Nói cách khác, kỹ thuật flash xuất hiện để tiêu diệt các tế bào khối u trong khi loại bỏ các mô khỏe mạnh. Kỹ thuật này hoạt động bằng cách bắn phá vị trí khối u bằng một dòng các hạt ổn định, thường là các hạt ánh sáng, được gọi là photon hoặc electron tích điện âm. Bây giờ, Cengel và các đồng nghiệp đã ném một hạt khác vào hỗn hợp: proton tích điện dương.
Marie-Catherine Vozenin, trưởng phòng thí nghiệm ung thư bức xạ tại Bệnh viện Đại học Lausanne, Thụy Sĩ, cho biết: "Thật độc đáo theo nghĩa mà nó chưa bao giờ được thực hiện". Điều đó không có nghĩa là việc triển khai các proton để chống lại các tế bào ung thư thực sự là một chiến lược tốt hơn so với việc sử dụng các photon hoặc electron, cô nói thêm. "Tất cả các chiến lược khác nhau này đều có một số ưu và nhược điểm."
Điều đó nói rằng, mỗi hạt có thể phù hợp duy nhất để nhắm mục tiêu các loại khối u nhất định tại các điểm cụ thể trong cơ thể, có nghĩa là các proton có thể đưa ra lựa chọn điều trị tốt nhất cho một số bệnh nhân, Cengel nói.
Thời gian là chìa khóa
Tên "flash" chỉ đơn giản đề cập đến tốc độ cực nhanh mà kỹ thuật này cung cấp bức xạ cho các mô đích. Vozenin cho biết, các tế bào pummels chớp nhoáng với tổng lượng phóng xạ tương đương với các liệu pháp hiện có, nhưng thay vì sử dụng liều trong nhiều tuần trong các phiên kéo dài vài phút, toàn bộ quá trình điều trị chỉ kéo dài một phần mười giây, Vozenin nói.
"Nếu chúng ta có thể đi đến một phần trăm giây, điều đó thậm chí còn tốt hơn", cô nói thêm.
Tốc độ làm cho tất cả sự khác biệt. Trong xạ trị thông thường, một bệnh nhân có thể trải qua hàng chục đợt điều trị, trong thời gian đó các mô khỏe mạnh có thể bị tổn thương từ lâu trước khi các tế bào khối u bị diệt vong. Nhưng khi cùng một liều phóng xạ được truyền với tốc độ nhanh hơn, như với flash, các mô khỏe mạnh vẫn không bị ảnh hưởng. Chính xác tại sao điều đó xảy ra vẫn còn là một bí ẩn.
"Đó là câu hỏi triệu đô la mà chúng tôi đang nỗ lực để cố gắng hiểu điều đó", Vozenin nói. Nghiên cứu cho thấy rằng sự bùng nổ thoáng qua của bức xạ có thể gây ra sự sụt giảm nồng độ oxy trong các mô khỏe mạnh, thường chứa nhiều oxy hơn so với các tế bào ung thư. Các khối u chống lại xạ trị truyền thống một phần là do thiếu oxy, do đó, hiệu ứng tạm thời được nhắc nhở bằng đèn flash có thể giúp các tế bào khỏe mạnh chống lại thiệt hại, cũng như giảm sản xuất các gốc tự do có hại, theo báo cáo năm 2019 trên tạp chí Lâm sàng.
Nhưng bằng chứng này không giải thích được tại sao các tế bào ung thư phản ứng khác với các tế bào khỏe mạnh đối với việc điều trị; Vozenin cho biết nhiều cơ chế hơn có thể đang diễn ra.
Bất kể tại sao nó hoạt động, bức xạ flash dường như có triển vọng trong các nghiên cứu sơ bộ, mặc dù kỹ thuật này có những hạn chế. Photon có thể được sử dụng để nhắm mục tiêu các khối u trên khắp cơ thể, nhưng các máy bắn các hạt không thể bắn đủ nhanh để đạt được tốc độ liều cần thiết. Các electron năng lượng cao có thể xâm nhập vào các mô để đến các khối u nằm sâu nhưng khó tạo ra về mặt công nghệ. Các điện tử năng lượng thấp cung cấp một tùy chọn khác, nhưng chúng có thể xuyên qua chỉ khoảng 2 inch (5 đến 6 cm) thịt, Cengel nói.
Trong khi các electron năng lượng thấp có thể chăm sóc các khối u bề mặt, Cengel và các đồng nghiệp đã đưa ra giả thuyết rằng các proton có thể phù hợp hơn để nhắm mục tiêu các tế bào ung thư nằm sâu hơn trong cơ thể. Để kiểm tra ý tưởng của họ, họ đã phải xây dựng các công cụ phù hợp cho công việc.
Đưa vào thử nghiệm
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy gia tốc proton hiện có, được gọi là cyclotron, để chạy các thí nghiệm, nhưng đã thực hiện một số sửa đổi. Bí quyết là tăng tốc độ các proton có thể được bắn ra khỏi máy đồng thời phát triển các chiến lược để theo dõi nơi các proton hạ cánh và với số lượng bao nhiêu. Với cơ sở hạ tầng này, nhóm nghiên cứu có thể kiểm soát tốt hơn dòng proton chảy từ cyclotron, "giống như một vòi mà bạn có thể bật nổ hoàn toàn hoặc nhỏ giọt", Cengel nói.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã nhắm cyclotron vào chuột mô hình. Các khối u cảm ứng phát triển trong tuyến tụy của động vật và dọc theo ruột trên của chúng, vì vậy các nhà nghiên cứu đã gửi một xung bức xạ qua các khoang bụng của loài gặm nhấm. Đèn flash kéo dài từ 100 đến 200 mili giây, và bằng cách xếp nhiều chùm proton cạnh nhau, giống như mì spaghetti chưa nấu trong một ống kín, nhóm nghiên cứu đã bắn trúng toàn bộ khoang bụng trong một phát bắn.
Đúng như dự đoán, việc điều trị kìm hãm sự phát triển của khối u và sẹo mô thường là do ung thư, trong khi không để lại mô khỏe mạnh gần đó. "Đây là bằng chứng không thể chối cãi đầu tiên về hiệu ứng 'flash' in vivo với ruột non làm mục tiêu sử dụng proton thay vì photon hoặc electron electron," Vincent Favaudon, giám đốc nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Curie ở Paris, người không tham gia vào nghiên cứu, nói với Live Science trong một email.
Mặc dù thành công, nghiên cứu đã được tiến hành trên chuột, "và với khối lượng nhỏ, không phải là trường hợp ở bệnh nhân", Vozenin nói. Nói cách khác, ở dạng hiện tại, kỹ thuật flash proton chỉ có thể xử lý một vùng nhỏ mô tại một thời điểm. Kỹ thuật này sẽ phải được tăng cường đáng kể trước khi nó sẵn sàng để thử nghiệm trên động vật lớn hơn, và cuối cùng là con người, cô nói.
"Hạn chế chính nằm ở tỷ lệ liều", Favaudon nói thêm. Nghiên cứu cho thấy các mô khỏe mạnh bắt đầu chịu thiệt hại nếu tiếp xúc với bức xạ flash trong hơn 100 mili giây, ông nói. "Cung cấp liều trong một xung một micro giây luôn tốt hơn. Vì vậy, thách thức là tăng tốc độ liều theo hệ số từ hai đến năm hoặc thậm chí nhiều hơn."
Cengel và các đồng nghiệp của mình có kế hoạch tiếp tục tối ưu hóa các công cụ và kỹ thuật của họ trong khi làm việc để xác định tỷ lệ liều nào mang lại lợi ích trị liệu cao nhất. Theo cách này, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành thử nghiệm lâm sàng các loại nhưng với động vật là đối tượng ban đầu. Trong khi đó, Vozenin và các đồng nghiệp của cô sẽ sớm triển khai các thử nghiệm lâm sàng đầu tiên ở bệnh nhân người để thử nghiệm các kỹ thuật flash của riêng họ. Sử dụng các điện tử năng lượng thấp, họ nhằm mục đích điều trị các khối u bề mặt, chẳng hạn như những người nhìn thấy trong ung thư da.
"Nếu chúng ta có thể xác nhận khái niệm flash với khối lượng lớn và trong các ứng dụng lâm sàng, thì nó có thể sẽ thay đổi tất cả liệu pháp xạ trị", Vozenin nói. Cô cho biết cô hy vọng rằng một số phiên bản của bức xạ flash có thể được phổ biến rộng rãi cho bệnh nhân ung thư trong vòng 10 năm tới. Favaudon nói rằng các phương pháp điều trị nhắm vào các khối u bề mặt, cũng như những phương pháp tiếp xúc qua phẫu thuật, có thể sẵn sàng trong vòng hai năm. Các kỹ thuật sử dụng các electron năng lượng cao và chùm proton có thể sẵn sàng trong vòng 5 đến 10 năm, ông nói.
Giả sử đèn flash bao trùm con đường đến với bệnh nhân thật, kỹ thuật này có thể cho phép các bác sĩ nhắm vào các khối u đã từng bất chấp điều trị bằng phóng xạ, Cengel nói.
"Chúng tôi có thể điều trị theo nghĩa đen những điều không thể chữa trị và chữa khỏi cho những người không thể chữa khỏi", ông nói. "Rõ ràng, hạt muối lớn trên tất cả những thứ đó."
