FLASH-RT, o opțiune promițătoare pentru tratamentul cancerului

În tratamentul cancerelor, radioterapia nu este o metodă nouă de tratament, dimpotrivă!

Radioterapia FLASH-RT (sau, mai pe scurt, FLASH) este, însă, o metodă extrem de nouă și, cel puțin până în acest stadiu al cercetărilor, extrem de promițătoare, investigată foarte serios astăzi de fizicieni, așa cum sunt cei de la IFIN - HH, Institutul de Fizică și Inginerie Nucleară de la Măgurele (https://www.nipne.ro/) - ”este văzută ca o opțiune promițătoare pentru tratamentul cancerului, iar medicii explorează combinația acesteia cu alte terapii, cum ar fi imunoterapia, pentru a îmbunătăți rezultatele tratamentului”, după cum spune Dr. MIhai Radu, director științific al IFIN-HH, cercetător științific grd. I, doctor în fizică, specializarea biofizică, în interviul acordat emisiunii Știința 360 - dar și de cei de la ELI- NP, Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics (https://www.eli-np.ro/) unde, în luna martie a acestui an, a avut loc lansarea oficială a Proiectului ”„Dr. LASER – Aplicații medicale ale laserilor de mare putere”

(https://www.eli-np.ro/projects/drlaser/).

”Proiectul Dr. LASER este un proiect finanțat din fonduri europene și în cadrul căruia specialiștii noștri și-au propus să dezvolte un model tehnologic pentru a produce fascicule de radiații utile în hadronterapie.

În mod clasic, aceste fascicule sunt produse cu ajutorul unor acceleratorii, cum ar fi acceleratorii liniari sau acceleratorii de tip ciclotron sau sincrotron, și există în lume un număr semnificativ de instituții medicale care folosesc această soluție clasică de accelerare a particulelor. În cadrul proiectului Dr. LASER încercăm să oferim o variantă la soluțiile clasice (...), alternative care să genereze fascicule asemănătoare dar plecând de la interacția fasciculului laser cu o țintă. Fasciculul laser lovește ținta respectivă și în urma dezintegrării materialului din care este făcută ținta rezultă o varietate largă de particule printre care sunt și particulele utile în hadronterapie, de exemplu, ionii de carbon sau protoni accelerați. Cu ajutorul unor dispozitive, aceste fascicule pot fi separate din restul particulelor care sunt accelerate odată cu interacția fascicului laser cu ținta și ulterior ghidate către ținta de aplicație medicală, adică o tumoare, de exemplu, în organismul unui pacient.

Fasciculul laser înseamnă, de fapt, un puls cu putere mare și foarte scurt. ”o caracteristică importantă a sistemului laser de la noi. Un sistem laser în pulsuri, de exemplu, la puterea de 10 petawati, care e cea mai mare pe care o putem genera, avem o frecvență a acestor pulsuri de 1 pe minut. Iar durata unui puls este de ordinul femtosecundelor, adică 10 la minus 15 secunde, (...) adică respectivele particule accelerate vor fi generate în intervalul ăsta de timp extrem de scurt, după care, după un minut, vom putea genera un nou puls de astfel de particule. Numărul de particule accelerate este foarte mare, ceea ce înseamnă că energia pe care toate aceste particule, odată ajunse în organism, o depun în tumoare, va fi depusă în acest interval de timp extrem de scurt, ceea ce deosebește foarte mult această tehnologie de tehnologia clasică. (...) În modalitatea standard de iradiere, energia este depozitată în tumoare într-un ritm destul de lent. În schimb, în cazul unei tehnologii bazate pe laser de mare putere, datorită acestei caracteristici a laserului de a furniza energia în impulsuri, aceleași cantități de energie vor fi livrate tumorii într-un interval de timp mult mai scurt. (...) Tehnologia respectivă a căpătat denumirea populară de FLASH, FLASH nefiind un acronim, ci pur și simplu cuvântul care exprimă lumină foarte scurtă.

Tehnologia FLASH se aplică atât pentru raze X, cât și pentru particule accelerate. În cazul tehnologiei flash, importantă nu este radiația, tipul de radiație, ci faptul că energia se livrează către tumoare într-un interval de timp foarte scurt, de ordinul cel mult milisecunde (...)

De ce ar fi mai util să facem lucrurile în felul ăsta? De ce lumea s-a orientat către o astfel de variantă de terapie? (...) Sunt studii (...) în care s-a demonstrat că dacă se livrează energia către tumoare în acest regim, cu impulsuri foarte scurte, celulele sănătoase care înconjoară tumoarea și care sunt afectate și ele la rândul lor de radiație, răspund mai bine, sunt mai puțin afectate. De fapt, asta este un deziderat al oricărui tip de terapie, în particular radioterapia, și anume, orice intervenție în scop terapeutic, afectează vrând nevrând și celulele sănătoase. Ori scopul medicului este să reușească să trateze, în cazul unei tumori, de exemplu, să facă să dispară celulele tumorale, dar să nu afecteze în niciun fel celulele sănătoase. Asta nu se poate, este un ideal. În consecință, tot ce putem face este să maximizăm efectul asupra tumorii și să minimizăm efectul asupra celor sănătoase.

Terapia de tip FLASH se vrea un pas înainte în această direcție, în sensul că asupra tumorii efectul antitumoral este prezervat, chiar dacă dăm impulsurile astea de radiație în loc de radiația continuă din radioterapia clasică, dar, în schimb, celulele sănătoase care interacționează cu radiația. De exemplu, toate cele care sunt între piele și tumoare, sunt străbătute de radiație. Dar cel mai important este, evident, acesta care vizează scăderea efectelor negative ale radioterapiei asupra sănătății pacientului (...).

La acceleratorii clasici pe care îi avem putem să mergem cu controlul asupra duratei impulsului prin care livrăm radiația către proba biologică până în zona microsecundelor. Dar, așa cum am spus la început, datorită modului de construcție a laserilor de la ELI - NP, acolo putem ajunge până la femtosecunde. În consecință, ritmul în care radiația este livrată la un generator de radiații bazat pe laserii de mare putere va fi mult mai mare, adică intervalul de timp va fi mult mai scurt decât în cazul acestor acceleratori clasici pe care îi avem în institut și la care am făcut adaptările necesare încât să putem controla durata de expunere în domeniul ăsta al microsecundelor, dar nu putem merge mai jos de microsecunde. În schimb, la laser se poate ajunge la femtosecunde și atunci, practic, tehnologia care se pune la punct în cadrul proiectului Dr. LASER ar fi o tehnologie de tip FLASH, dar dusă la un extrem. Ar fi cea mai rapidă livrare de energie pe care am putea o realiza. Dar, e adevărat, toate aceste aspecte sunt la ora actuală la nivel de cercetare. (...) Încercăm în cadrul proiectului Dr LASER nu numai să generăm fascicule respective, ci și să probăm efectul lor biologic pe sisteme biologice simple de tipul culturilor celulare, sau eventual s-ar putea să ajungem la animale mici de laborator.”

Pe larg despre acest subiect în interviul acordat de Dr. Mihai Radu, director științific al IFIN -HH pentru emisiunea Știința 360, realizatoare Corina Negrea.