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Warum Sie SARRP hätten verwenden sollen…. Gestern

16. Juni 2017

Die Mission der meisten Krebszentren besteht in irgendeiner Form darin, zur Prävention und Heilung von Krebs beizutragen. Um eine solche Mission zu erfüllen, muss ein großer Schwerpunkt auf die Forschung sowohl im klinischen als auch im vorklinischen Laborumfeld gelegt werden. Um klinisch relevante Ergebnisse zu erzielen, muss klinisch relevante Forschung betrieben werden. Daher ist es unerlässlich, möglichst genaue und translationale Forschung durchzuführen, um den Auftrag der Institution zu erfüllen. Um die Mission aufrechtzuerhalten, stellen die meisten Labore und Kerneinrichtungen ihren Forschern hochspezifische, technische und analytische Systeme wie HPLC, Massenspektrometer, Durchflusszytometrie, Fluoreszenz-/Biolumineszenzbildgebung, Kernspinresonanz und konfokale Mikroskopie zur Verfügung. Es mangelt jedoch an den verfügbaren Systemen zur genauen Modellierung der Strahlungsabgabe bei Kleintieren.

Für die meisten Krebszentren und Krebsforschungsinstitute. Der aktuelle Stand der strahlungsbasierten Forschung nutzt sehr einfache und vereinfachte Methoden, um bei der Arbeit mit Kleintiermodellen Strahlung in gewünschte Bereiche zu bringen. Durch Gespräche mit Radioonkologen, Strahlenbiologen, Physikern und Krebsforschern aller Fachrichtungen. Ich habe begonnen zu verstehen, dass die derzeit im präklinischen Bereich verfügbaren Systeme auf Bestrahlungsgeräte mit fester Quelle und einem planaren Schrank beschränkt sind. Diese Bestrahlungsgeräte ermöglichen keine Strahlkollimation, verfügen nicht über Bildgebungsfunktionen und erfordern, dass der Forscher Bleiausschnitte/Vorrichtungen verwendet, um Bereiche abzuschirmen, die nicht behandelt werden sollen, während das Ziel (Tumor) der Strahlung ausgesetzt bleibt. Für die meisten Forscher klingt das ganz gut, vor allem weil die Strahlungsabgabe bei kleinen Tieren schon seit sehr langer Zeit so modelliert wird. Allerdings sind viele unkontrollierte Variablen, Annahmen und mangelnde Reproduzierbarkeit ein Ergebnis dieser Art der Modellierung. Der Grund dafür ist, dass diese Systeme nicht in der Lage sind, Bilder zu erstellen, eine Behandlung zu planen, die Dosisverteilung zu visualisieren und zu messen, präzise im Raum zu zielen und die normale Gewebetoxizität zu minimieren. Dabei handelt es sich um routinemäßig durchgeführte Eingriffe in der Klinik zur Behandlung von Krebspatienten. Über 60 % der Patienten werden während ihrer Krebsbehandlung mit irgendeiner Form von Strahlung behandelt. Daher ist es wichtig, die klinische Praxis genau zu modellieren. Ich bin zu dem Schluss gekommen, dass die aktuellen Methoden zur Strahlungsabgabe bei Kleintiermodellen (sowohl Flanken- als auch Orthotopie) in den meisten Forschungseinrichtungen klinisch nicht translatorisch sind.

Kürzlich hatte ich ein ausführliches Gespräch mit einem Ermittler, der aus Datenschutzgründen namentlich nicht genannt wird. Während dieser Diskussion beschrieb er die aktuelle Tiermodellierung in seinem Projekt als zweiflankige Brust- oder Melanom-Subkutantumoren, die den abskopalen Effekt als Reaktion auf Strahlung untersuchen. Bei der Modellierung geht es darum, das Tier und den angrenzenden Tumor mit Blei abzuschirmen und den Tumor in einer einzigen Ebene der Strahlung auszusetzen. Diese Art der Modellierung wird es Forschern ermöglichen, grundlegende Einblicke in die zellulären und molekularen Wechselwirkungen als Reaktion auf Strahlung zu gewinnen, allerdings sind die Daten kaum auf die klinische Praxis übertragbar. In diesem Modell gibt es viele Unbekannte, beispielsweise welche Dosis erhält der Tumor? Zu keinem Zeitpunkt können Sie messen oder visualisieren, ob die Dosis dem Tumor entspricht. Darüber hinaus können die von der Elektrode ausgehende Dosisstreuung und die daraus resultierende normale Gewebeexposition nicht gemessen oder berücksichtigt werden. Dies kann zu unvorhergesehenen experimentellen Variablen führen, da die Strahlenexposition des normalen Gewebes die abskopale Wirkung erheblich verzerren kann. Dieses Modell wird entwickelt, um Daten zur Unterstützung eines mathematischen Modells zu generieren, das das Ansprechen auf die Behandlung beim Menschen berechnet. Wenn die generierten Daten nicht mit klinisch durchgeführten Methoden gewonnen werden, würde ich zögern, diese Ergebnisse in Hinweise auf eine menschliche Reaktion umzuwandeln. Der Nutzen von SARRP geht aus einer Studie von Dilworth et al. mit dem Titel hervor Präklinische Modelle für die translationale Forschung sollten mit der modernen klinischen Praxis Schritt halten (IJROBP, 2013). Diese Studie unterstreicht die Fähigkeit von SARRP, im Vergleich zu einem einzelnen planaren Schranksystem mehrere Strahlen aus verschiedenen Winkeln abzustrahlen. Es wurde beobachtet, dass mit SARRP behandelte Mäuse eine bessere lokale Tumorkontrolle hatten, eine höhere Überlebensrate hatten und eine Dosiserhöhung auf 60 Gy (klinischer Tx-Plan von 2 Gy/Tag) im Vergleich zu 30 Gy bei Verwendung einer Kabine erleben konnten.

Klinisch relevante Forschung liefert klinisch relevante Ergebnisse. Dies ist mit veralteten und ungenauen Methoden der Strahlungsabgabe an kleine Tierkrebsmodelle nicht zu erreichen. Um zur Prävention und Heilung von Krebs beizutragen, müssen Krebsforscher klinisch-translationale strahlenbasierte Forschung betreiben. Die Bedeutung einer solchen Methodik und die effektive Umsetzung dieser Ergebnisse zur Auswirkung auf die klinische Praxis wird ausführlich in einem Übersichtsartikel mit dem Titel „ „Aktuelle klinische Studien, in denen Kombinationen aus Immuntherapie und Bestrahlung getestet werden“ (Crittended et al., Seminars in Radiation Oncology, 2015). Diese Techniken lassen sich leicht durchführen und erreichen, indem man ein System namens SARRP (Small Animal Image Guided Micro-Irradiator) verwendet, auch bekannt als 3D Image Guided Micro-Irradiator (3D IGMI).

Mit SARRP können vorklinische Forscher die klinische Bestrahlungspraxis nachahmen. SARRP ist ein vollständig abgeschirmtes Röntgensystem, das die Abgabe eines oder mehrerer Strahlenbündel aus jedem Winkel ermöglicht. Das System besteht aus einer um 360° drehbaren Gantry, einem 20 cm x 25 cm großen hochauflösenden CT-Panel, einer 225-kVp-Röntgenröhre, einer Bettrotation in X, Y, Z und Θ, die eine nicht-koplanare Strahlanordnung ermöglicht, einer dynamischen Feldgrößenvorgabe, einer Kegelstrahl-CT-Bildgebung und einer klinisch relevanten Behandlungsplanungssoftware (MuriPlan). Das SARRP ist auf 0.2 mm vom Isozentrum genau und kann klinisch relevante Strahlanordnungen wie kontinuierliche Bögen, statische Strahlen, Schädel-Wirbelsäulen-Bestrahlung und SBRT liefern. Bei der integrierten Cone-Beam-CT-Bildgebung rekonstruiert die superschnelle GPU das Bild in Echtzeit (60–70 Sekunden), sodass zwischen der CT-Aufnahme und der Rekonstruktion keine Wartezeit entsteht. Sobald die CBCT abgeschlossen ist, wird das Bild einfach in MuriPlan hochgeladen, das Sie durch eine Reihe von Modulen führt, die die Bildregistrierung (DICOM-Dateien von MRT oder PET), Konturierung, Isozentrumsplatzierung, Strahlanordnung, Dosisüberprüfung und Ausführung ermöglichen. Darüber hinaus ist MuriPlan eine vollständig integrierte Software, die die vollständige Kontrolle über alle Hardwarekomponenten im SARRP ermöglicht, die mit der Behandlungsplanung und -ausführung verbunden sind.

SARRP wurde ursprünglich von Dr. John Wong an der John's Hopkins University als System zur Nachahmung der klinischen Bestrahlungspraxis bei der Krebsmodellierung bei Kleintieren entwickelt. Seit damals, Xstrahl Inc. hat SARRP in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Johns Hopkins kommerziell entwickelt. Mit bisher über 100 Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und 61 SARRP weltweit an Institutionen wie dem Dana Farber Cancer Institute, der University of Arkansas Medical School, Oxford, Columbia, der University of Pennsylvania, St. Judes und der University of California San Francisco. SARRP ist das führende 3D-bildgeführte Mikrobestrahlungsgerät, das in einzelne Labore und Kernanlagen integriert wird und als gemeinsame Ressource genutzt werden kann.

Da die meisten großen Krebsforschungsinstitute inzwischen über verschiedene Kerneinrichtungen verfügen, die Technologien zur Erfüllung ihrer Mission anbieten, kann SARRP problemlos in die bereits etablierte Infrastruktur integriert werden. Dies wird es Forschern mit unterschiedlichem Krebshintergrund ermöglichen, eine Technologie zu nutzen, die ihre Forschung vorantreibt, in renommierten Fachzeitschriften veröffentlicht und translationale Daten generiert. Darüber hinaus ermöglicht es die Anpassung klinischer Denkweisen in einem präklinischen Umfeld und für die Validierung klinischer Studien, wie dies in geschehen ist Strahlung und Dual-Checkpoint-Blockade aktivieren nicht-redundante Immunmechanismen bei Krebs (Twyman-Saint Victor et al., Nature, 2015). Die Integration von SARRP in die bereits etablierten Einrichtungen wird nur den Forschern und der Einrichtung zugute kommen und eine weitere Unterstützung der Mission ermöglichen, zur Prävention und Heilung von Krebs beizutragen

 

Dieser Xstrahl In Action wurde einem Artikel entnommen, der auf der Website der National Library of Medicine gefunden wurde.

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