Jonathan Kane, Vertriebsspezialist für Anwendungen bei Xstrahl Limited fasst das neueste Papier zu SARRP zusammen.
Die Entwicklung und der Bau klinischer Protonentherapiezentren sind für jedes große Krebsbehandlungszentrum fast zur Norm geworden. Derzeit sind weltweit rund 58 Protonenzentren in Betrieb, und schätzungsweise 52 (diese Zahl könnte höher sein) befinden sich derzeit im Bau oder sind für den Bau geplant. Angesichts der jüngsten Entstehung so vieler Protonenzentren könnte man meinen, der Einsatz von Protonen bei Krebs sei eine neue Form der Behandlung. Die Wahrheit ist jedoch, dass im Grunde das Gegenteil der Fall ist.
Im Jahr 1946 promovierte der Physiker Robert R. Wilson zum Ph.D. veröffentlichte erstmals die Idee, Techniken und Grundprinzipien der Verwendung von Protonen bei der Behandlung von Krebs (Radiological Use of Fast Protons, Radiology 1946:47:487-91). Die ersten Versuche, Protonen zur Behandlung von Krebs beim Menschen einzusetzen, wurden erst in den 1950er Jahren am Lawrence Berkley Laboratory der University of California unternommen. Aufgrund fehlender Technologie und energiearmer Beschleuniger konnten Protonen jedoch nicht tief in den Körper eindringen und waren nur in begrenzten Behandlungsbereichen verfügbar. Es vergingen etwa 40 Jahre, und im Jahr 1990 setzte das Loma Linda University Medical Center ein spezielles medizinisches Protonengerät ein, das eine kleine Rotationsgantry enthielt (The proton Treatment Center at Loma Linda University Medical Center: rationale for and description of its development. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1992). Die Entwicklung dieses Systems markierte den Beginn einer Bewegung in der Krebsbehandlung, die Protonentherapie als Behandlungsoption für Patienten zu integrieren. Seitdem haben Systeme neue Technologien wie 4D-CT und Bildführung für eine höhere Zielgenauigkeit und Genauigkeit angepasst. Trotz dieser umfassenden Fortschritte sind die zugrunde liegenden zellulären/molekularen Wechselwirkungen, biologischen Mechanismen sowie Auswirkungen auf Tumore und normales Gewebe nur unzureichend verstanden.
Kürzlich hat sich eine Initiative der Abteilung für Radioonkologie der University of Washington unter der Leitung des Medizinphysikers Eric Ford zum Ziel gesetzt, ein besseres Verständnis der biologischen Wechselwirkungen hinter der Protonentherapie zu erlangen. Mit der Hilfe von Xstrahl Durch Modifikationen des SARRP-Designs konnten Ford und seine Gruppe ihr SARRP in die Protonenstrahllinie integrieren. Da es sich bei dem bestehenden Zyklotron um ein Niedrigenergie-Zyklotron handelt, das ursprünglich für die Neutronentherapie konzipiert war, konnte der Strahl leicht abgeschwächt werden, um die Forschung an kleinen Tieren zu ermöglichen. Das resultierende System wurde als UW Precision Preclinical Particle Radiotherapy Platform (PPPRP) bezeichnet. Die erste Studie basierte auf einem Machbarkeitsnachweis und führte Ende 2016 zu einer Veröffentlichung in Physics in Medicine & Biology. Mit dem Titel „Eine bildgesteuerte Präzisions-Protonenstrahlungsplattform für die präklinische In-vivo-Forschung“ schrieben Ford et al. untersuchten die Machbarkeit der Integration des SARRP in die Protonenstrahllinie (Bild oben), die Strahleigenschaften beim Vergleich der tatsächlichen Strahl- und Monte-Carlo-Simulationen, die Strahlgleichmäßigkeit im Feld, die Isozentrumsgenauigkeit, die Bragg-Peak-Erkennung und den Abstand zwischen Dosis und Kollimator.
Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass ihre „dosimetrische Charakterisierung und Monte-Carlo-Modellierung zeigen, dass es möglich ist, ein bestehendes Zyklotronsystem so anzupassen, dass es einen Protonenstrahl liefert, der für die radiobiologische Forschung geeignet ist.“ Darüber hinaus haben sie gezeigt, dass dieser Protonenstrahl an das SARRP-System gekoppelt werden kann, um einen bildgesteuerten Protonentherapiestrahl zu liefern, der sich gut für präklinische In-vivo-Studien eignet. Insgesamt kann das resultierende System dazu beitragen, die strahlenbiologische Untersuchung der Protonentherapie voranzutreiben und die Übertragung von Laborergebnissen in die Klinik zu unterstützen.“
In der Welt der präklinischen Radiobiologie ist die Charakterisierung der bildgesteuerten Protonentherapie in einem präklinischen Modell eine äußerst aufregende Neuigkeit. Zusätzlich zum SARRP an der University of Washington wurde auch das SARRP an der University of Pennsylvania in ihr Protonenzentrum verlegt. Das Projekt soll derzeit vollständig in die Strahllinie integriert werden. Der Eifer der SARRP-Benutzer und der wissenschaftlichen Gemeinschaft, neue Maßstäbe zu setzen und biologische Unbekannte besser zu charakterisieren, macht die Forschung so unglaublich. Ich bin mehr als gespannt, was als nächstes kommt. Wird Ihr Labor das nächste Protonen-SARRP haben?
Dieser Xstrahl In Action wurde einem Artikel entnommen, der auf der Website der National Library of Medicine gefunden wurde.
