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Förderung der translationalen Strahlungsforschung mit der Small Animal Radiation Research Platform (SARRP)

18. Februar 2021

Seit mehr als 10 Jahren unterstützt die Small Animal Radiation Research Platform (SARRP) unzählige Forscher bei komplexen Strahlenforschungsinitiativen und verändert die Art und Weise, wie Forschung durchgeführt wird, indem sie die Abgabe hochkonformer Strahlung an präklinische Modelle ermöglicht.

Was SARRP einzigartig macht, ist, dass sein Design den aktuellen klinischen Strahlentherapieprotokollen entspricht und auch Immuntherapie und Protonenstrahlforschung unterstützt. SARRP wird von akademischen Forschungseinrichtungen, privaten Auftragsforschungsorganisationen sowie Pharma- und Biotech-Unternehmen weltweit eingesetzt und zeigt ein breites Spektrum an Forschungsinteressen.

Die Strahlenforschungsgemeinschaft

SARRP ist in fast 100 Einrichtungen weltweit installiert und wurde in Hunderten von peer-reviewten Forschungspublikationen als das primäre Forschungssystem genannt, das die hohe Qualität der Strahlenforschung beweist, die mit SARRP durchgeführt werden kann. Wie Miterfinder Dr. John Wong erklärte: „SARRP ist mittlerweile tatsächlich ein Katalysator für so viele mehrstufige Anwendungen und Kooperationen.“ Tatsächlich hat sich rund um die Technologie eine Gemeinschaft entwickelt, die Wissenschaftler verbindet, neue Studien inspiriert und die Forschung auf der ganzen Welt vorantreibt. Der Halo-Effekt, der durch die Zusammenführung von Forschern entsteht, ist ein unschätzbarer Vorteil des SARRP-Systems.

Strahlung verstehen und ihre Abgabe optimieren

Einige der ersten Arbeiten mit SARRP drehten sich um die Qualitätssicherung – die Erstellung neuer Qualitätssicherungsprotokolle und -verfahren für die Strahlentherapie sowie neuer Geräte. Angrenzende Technologien wurden auch in SARRP-Studien einbezogen, um fortschrittliche Ultraschallverfahren an präklinischen Modellen durchzuführen und das Gefäßsystem vor und nach der Strahlentherapie zu bewerten. Es wurden auch Studien mit SARRP durchgeführt, um die Auswirkungen der Verwendung unterschiedlicher Kollimatorgrößen zu untersuchen. In einer Studie wurde untersucht, ob der gesamte Tumor behandelt werden muss, um eine abskopale Wirkung auf andere vom Primärtumor entfernte Krankheitsherde zu erzielen. SARRP wurde auch in Studien zu gezielten Nanopartikeln in Kombination mit Strahlung zur Tumorgefäßmodulation eingesetzt. Und in jüngerer Zeit verwendeten Forscher SARRP, um Strahlung gezielt auf einen Primärtumor abzugeben, und maßen dann die zirkulierenden Tumorzellcluster in vivo, um besser zu verstehen, welche möglicherweise auf dem Weg zur Bildung von Metastasen sind.

Erleichterung der Zusammenarbeit und Förderung neuer Studien

Ein frühes SARRP-Forschungsinstitut berichtet, dass es mehr als 17 Millionen US-Dollar an Forschungsstipendien erhalten hat, teilweise aufgrund von SARRP. In dieser Organisation verwenden mehr als 45 Personen SARRP in sieben Abteilungen und vier Schulen. Das Ergebnis der Forschung war die Entwicklung von fünf klinischen Studien (vier am Menschen, ein Hund). Eine andere Gruppe beschrieb die Zusammenarbeit mit ihrer Urologieabteilung, um die Strahlenzystitis und einige der Genetik hinter der Strahlenempfindlichkeit zu untersuchen. SARRP erlangte in dieser Studie große Bedeutung, da es in der Lage ist, hohe Strahlungsdosen sehr gezielt abzugeben, alle anderen Bauchorgane zu meiden und diese Dosis nur auf die Blase zu konzentrieren. SARRP bietet Translationsfähigkeiten, da es zum Testen neuartiger Verbindungen im präklinischen Modell verwendet werden kann, bei dem Forscher reproduzierbar Strahlung abgeben können, um Strahlenzystitis zu verursachen.

Protonenstrahlstudien und FLASH-Strahlentherapie

Mit zusammenarbeiten Xstrahl Im Jahr 2016 installierte eine große akademische Forschungseinrichtung SARRP in einem Tresor ohne jegliche Abschirmung und schuf damit eine der ersten Situationen mit sowohl Photonen- als auch Protonen-SARRP. Xstrahl half dabei, das System so anzupassen, dass es mobiler ist und es präklinischen Modellen ermöglicht, sich für eine detailliertere Positionierung und Analyse in den Strahlengang hinein und aus diesem heraus zu bewegen. SARRP-Benutzer arbeiten auch zusammen, um ein spezielles SARRP für FLASH zu entwickeln, das über hohe Stromkapazität, Selbstabschirmung und die Möglichkeit verfügt, Quellen zu drehen, um die FLASH-Forschung zu erleichtern.

Alzheimer-Krankheit

In einer anderen Einrichtung haben Forscher den Einsatz niedrig dosierter Strahlung als potenzielle Behandlung der Alzheimer-Krankheit vorangetrieben. Das SARRP spielte in diesen präklinischen Studien eine entscheidende Rolle, indem es eine Bestrahlungstechnik der Hemihirnhälfte ermöglichte, sodass eine Hälfte desselben Gehirns als Kontrolle für die bestrahlte Seite fungierte. Sie haben eine signifikante Verringerung sowohl der Amyloid-Beta-Plaques als auch des Tau-Proteins im bestrahlten Gehirn gezeigt, was zu einer Verbesserung der Kognition in den Mausmodellen führte. Diese Daten führten zu einer Phase I Machbarkeitsstudie mit niedrig dosierter Ganzhirnbestrahlung zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit, die derzeit an der Virginia Commonwealth University, der Universität Genf und auch in Südkorea wiederholt wird. SARRP hat zur Unterstützung dieser neuartigen Idee beigetragen, da es sehr unterschiedliche Bestrahlungen der Gehirnhälften durchführen kann, um den Effekt direkt zu beobachten.

Pulsdosisbehandlung von Glioblastomen

Forscher haben auch die Pulsdosisbehandlung von Glioblastomen mithilfe von SARRP untersucht. Dies ist eine Arbeit, die Brian Marples vor vielen Jahren zusammen mit Mike Joiner begann, als sie die Überempfindlichkeit gegen niedrige Strahlendosen identifizierten, ein Phänomen, das bei Dosen unter 0.2 Gy auftritt – bei diesen niedrigen Dosen werden pro Einheitsdosis mehr Zellen abgetötet. Nach vielen Jahren der Forschung und vielen Versuchen, dieses Phänomen tatsächlich auszunutzen, kamen sie auf die Idee, die Strahlendosis zu pulsieren, was in Tiermodellen für Gliome erfolgreich funktionierte und kürzlich in eine klinische Studie mit primären Gliomen bei Patienten umgesetzt wurde. Die meisten dieser Patienten haben eine Überlebenszeit von etwa 14 Monaten, die in Studien auf 21 Monate erhöht wurde, sowie eine Verbesserung der Neurokognition und einiger Lebensqualitätsmessungen.

Fokale Bestrahlung und regenerative Medizin

SARRP bietet die Möglichkeit, präklinischen Modellen eine fokale Hochdosisbestrahlung zuzuführen, und hat es Forschern ermöglicht, dieses Verfahren erheblich zu vereinfachen, um Teile der Leber und andere Zielbereiche im gesamten Körper zu bestrahlen – vom Gehirn über das Rektum bis zu den Extremitäten. Diese Fortschritte haben dazu geführt, dass Mitwirkende das Gebiet der regenerativen Medizin vorangebracht haben, indem sie gezeigt haben, dass Parenchymzellen wie Leber, Stammzellen oder adulte Hepatozyten sowie Endothelzellen in ein bestrahltes Organ einwachsen und sich dort neu besiedeln können.

Strahlensequenzierung und Immuntherapie

Mithilfe von SARRP-Modellen konnten Forscher die Strahlensequenzierung und Immuntherapie sowie die Sequenzierung oder Kombination von Strahlung mit immunmodulatorischer Chemotherapie untersuchen. Forscher haben SARRP genutzt, um eine Reihe unterschiedlicher medikamentöser Strahlentherapiekombinationen zu entwickeln. Eine Studie untersuchte gleichzeitig die Tumorwirksamkeit in mehreren verschiedenen Tumormodellen und nutzte außerdem die integrierte Bildgebungskapazität von SARRP, um Veränderungen der Gewebedichte zu untersuchen. Die Studie erregte landesweite Aufmerksamkeit und führte zur klinischen Bewertung.

Zukünftige Chancen und Fortschritte

Mit Blick auf zukünftige Forschungsmöglichkeiten bietet SARRP nicht nur eine robuste Testplattform für Arzneimittel-Strahlentherapie-Kombinationen, sondern ermöglicht es Forschern auch, neue radiobiologische Paradigmen auf der Grundlage optimierter Dosisabgabeparameter zu erforschen. Forscher können SARRP weiterhin mit neuartigen Strahlentherapie- und Bildgebungstechnologien integrieren und diese mit der molekularen und funktionellen Bildgebung kombinieren, um bestimmte Regionen in Tumoren und normalen Geweben zu optimieren und gezielt anzusprechen.

„Wir sind stolz darauf, dass wir mit SARRP dazu beigetragen haben, den Bereich der Strahlenforschung zu stärken und die Zusammenarbeit innerhalb der Strahlenforschungsgemeinschaft zu erleichtern“, erklärte Adrian Treverton, CEO von Xstrahl. „Kunden auf der ganzen Welt loben regelmäßig die herausragende Qualität von XstrahlDas gesamte Support-Team von SARRP und dieses Team verdienen Anerkennung für den Ruf von SARRP hinsichtlich Zuverlässigkeit und Qualität. Wir freuen uns sehr darüber, wie SARRP im nächsten Jahrzehnt und darüber hinaus noch vielfältigere Forschungsinteressen unterstützen kann“, fügte er hinzu.

In den 10 Jahren von SARRP und in der Zukunft Xstrahl hat kontinuierlich Innovationen hervorgebracht. Nicht nur Xstrahl Proaktiv bei der Verbesserung der SARRP-Technologie im Zuge der Fortschritte, aber sein innovatives Denken erstreckt sich auch darauf, die SARRP-Technologie zugänglicher und benutzerfreundlicher zu machen. Durch die Vereinfachung des Arbeitsablaufs eines Labors und die gleichzeitige Ermöglichung fortgeschrittenerer Studien, Xstrahl kommt dem gemeinsamen Endziel einen Schritt näher: zur Ausrottung von Krebs beizutragen.

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