به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در گامی تازه در زمینه درمان‌های پرتویی، یک تیم تحقیقاتی با موفقیت، توموری استخوانی را در گردن موش با استفاده از یک پرتوی یون کربن رادیواکتیو علاج کرده است. آنچه این دستاورد را متمایز می‌سازد، ادغام درمان و تصویربرداری واقعی است؛ یعنی استفاده از همان پرتو برای نابودسازی تومور و هم‌زمان ثبت تصویری از پیشرفت درمان داخل بدن. از آنجا که نواحی حساس مانند نخاع در فاصله میلی‌متری از تومور قرار دارند، خطاهای میلی‌متری در محل توقف پرتو به آسیب‌های عصبی شدید منجر می‌شود. اما تصویرسازی آنیِ نقطه دوز تابش به کمک PET این امکان را فراهم کرده که پرتو به دقت مورد نیاز برسد و آسیبی به بافت‌های مجاور وارد نشود . با استفاده از پرتو یون کربن با ایزوتوپ ۱۱C، پرتوی نگهدارنده‌ای تولید شد که ضمن تاثیر درمانی، پرتوهای بتا مثبت ارسال کرده و قابل ردیابی توسط توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) بود. این پرتو به همراه تصویربرداری در همان لحظه موجب شد تا موقعیت دقیق پرتو در بدن ثبت شود و کنترل دوز و محل توقف آن با دقت زیر میلی‌متر انجام شود . برای اولین بار، چنین ترکیبی از درمان و تصویربرداری در یک آزمایش زنده محقق شد — نشانه روشن پیشرفتی به سوی کاربردهای آینده در درمان‌های بالینی.

کاهش عدم قطعیت در برد پرتو با فناوری نوین

درمان‌های پرتویی به‌شدت نسبت به تغییرات کوچک در عمق نفوذ پرتو حساس هستند. عدم قطعیت در مکان توقف پرتو (range uncertainty) ممکن است باعث آسیب به بافت سالم پشت تومور شود. پیش از این، در کربن‌تراپی معمولی از ایزوتوپ‌های بتا مثبت تولیدشده در بدن بیمار برای تصویربرداری استفاده می‌شد، اما شمارش سیگنال پایین، جابه‌جایی تصویر نسبت به پیک دوز و پردازش آفلاین تصویر، دقت را محدود کرده بود . اما با استفاده از پرتو مستقیم رادیواکتیو، سیگنال قوی‌تر، تطابق بهتر با توزیع دوز و تصویرسازی آنلاین امکان‌پذیر شده است .گامی مهم برای رسیدن به دقت < ۱ میلی‌متر در برد پرتو .

نقش کلیدی سیستم PET آنی توسعه‌یافته در تصویرسازی هم‌زمان

در پس این موفقیت، توسعه یک سیستم تصویربرداریPET با وضوح بالا و حساسیت ویژه برای دوران واقعی نقش دارد. ابتدا به عنوان بخشی از پروژه‌ای برای تصویربرداری در درمان با پروتون طراحی شد و سپس در چارچوب پروژه BARB (Biomedical Applications of Radioactive Ion Beams) بهبود یافت تا امکان تصویربرداری آنی از پرتوی یون رادیواکتیو را نیز فراهم کند .

نتایج درمان و حفظ ایمنی عصبی در ناحیه حساس گردن

این تیم تحقیقاتی با استفاده از دوز بالا (۲۰ Gy) توانست کنترل کامل تومور را در گردن موش‌ها به‌دست بیاورد. این ناحیه، به دلیل نزدیکی نخاع، خطر بزرگی برای آسیب عصبی دارد؛ اما مشاهده شد هیچ‌گونه فلج شدید یا آسیب عصبی قابل توجه رخ نداد به جز اشکالات خفیف حرکتی که با سنجش نیروی گرفتن پیش‌بند جلویی موش‌ها اندازه‌گیری شد . نتیجه این است که تصویربرداری آنیPET به پژوهشگران این امکان را داد که پروفیل دوز را با دقتی بالا هدایت کنند و از آسیب به محل‌های آسیب‌پذیر جلوگیری کنند.

تحلیل‌های تصویربرداری، توزیع دوز و اثرات بیولوژیک

در بسیاری از موش‌ها، مرکز سیگنالPET با مرکز پیک دوز تطابق داشت؛ اما جابه‌جایی حدود ۲ میلی‌متری بین سیگنال PET و دوز محاسباتی مشاهده شد که بازتاب انتشار پرتو و سرعت‌های مختلف آن است. این تصویرسازی در لحظه کمک کرد تا هیچ پرتو فراتر از منطقه مورد هدف نرود و دوباره بروز مشکلات عصبی پیش نیاید . همچنین، مشاهده شد که به‌علت گردش خون در تومور، سیگنال  PETاز تومور به‌تدریج ناپدید می‌شود. به‌گفته پژوهشگران، این یک اثر ناشی از حذف ایزوتوپ‌ها از بافت توموری و در نتیجه قابل استفاده برای نشان دادن آسیب عروقی احتمالی است. اثر واپاشی بیولوژیکی این سیگنال در مقایسه با دوز مجاز در دوزهای بالا قابل توجه است.

پیش به سوی کاربردهای بالینی؛ چشم‌اندازهای نوین در پرتودرمانی

این موفقیت پیش‌بالینی اولین گام برای کاربردهای بالینی آینده‌ای است که شامل استفاده هم‌زمان از درمان و تصویربرداری واقعی خواهد بود. پژوهشگران BARB معتقدند که پژوهش‌های آتی درباره ایزوتوپ‌های کوتاه‌عمرتر می‌تواند سیگنال قوی‌تر و بازخورد سریع‌تری ایجاد کند. چیزی که در زمان واقعی کاربردش بسیار حیاتی خواهد بود . سطوح پرتو رادیواکتیو قابل تولید، امکاناتی را برای شدت بالاتر پرتوهای ثانویه فراهم می‌کند که می‌تواند به گسترده‌تر شدن این روش در درمان‌های انسانی کمک کند. علاوه بر آن، پروژه‌های آتی مانند HI-FLASH که توسط همان تیم تحقیقاتی هدایت می‌شوند، ممکن است کاربردهایی در درمان‌های سریع و مؤثرتر ارائه دهند.

یک گام بزرگ از فیزیک هسته‌ای تا پزشکی دقیق

کارهای انجام‌شده در پروژه BARB نمونه‌ای مثال‌زدنی از انتقال فناوری بنیادی به کاربرد پزشکی است. شیوه‌ای که باعث می‌شود پرتو درمانی‌های ذراتی به لطف ترکیب درمان و تصویرسازی آنی، دقیق‌تر، ایمن‌تر و کاربردی‌تر شوند . این پیشرفت می‌تواند راه را برای درمان توده‌های سرطانی در اطراف ساختارهای حیاتی مانند نخاع، قلب یا مغز، یا حتی کاربردهای غیرسرطانی مثل رادیوجراحی‌های دقیق قلب، هموار کند.

چالش‌های فنی در تولید پرتوهای یون رادیواکتیو

تولید پرتوهای یون رادیواکتیو برای درمان‌های پزشکی به زیرساخت‌های پیچیده‌ای نیاز دارد که تنها در تعداد محدودی از مراکز تحقیقاتی دنیا موجود است. برخلاف پروتون‌تراپی یا کربن‌تراپی معمولی که از شتاب‌دهنده‌های پرانرژی رایج استفاده می‌کنند، در این روش باید یون‌های رادیواکتیو ناپایدار نیز تولید، شتاب داده و در لحظه به سوی تومور هدایت شوند. این روند مستلزم طراحی تجهیزات مخصوص برای جداسازی ایزوتوپ‌ها، زمان‌بندی دقیق انتقال به بیمار و مدیریت واپاشی سریع آن‌ها است. از این رو، هماهنگ‌سازی بین بخش‌های مختلف از تولید هسته‌ای تا تصویربرداری پزشکی یکی از دشوارترین جنبه‌های این فناوری است. محققان تأکید می‌کنند که اگرچه هزینه و پیچیدگی اولیه بالاست، اما ارزش بالینی این فناوری در درمان تومورهای نزدیک به اندام‌های حیاتی می‌تواند توسعه آن را توجیه کند.

پیامدهای بالقوه برای درمان سرطان‌های انسانی

اگرچه آزمایش‌های انجام‌شده در حال حاضر محدود به مدل‌های حیوانی بوده‌اند، اما کاربردهای احتمالی این فناوری در درمان سرطان انسان بسیار گسترده ارزیابی می‌شود. به‌ویژه در تومورهای سر و گردن، مغز و ستون فقرات که دقت میلی‌متری برای جلوگیری از آسیب به اندام‌های حیاتی لازم است، پرتوهای یون رادیواکتیو می‌توانند تحول‌آفرین باشند. علاوه بر این، قابلیت تصویربرداری در زمان واقعی به پزشکان اجازه می‌دهد تا در طول درمان تنظیمات لحظه‌ای انجام دهند و خطاهای ناشی از حرکت بیمار یا تغییر شکل تومور را به حداقل برسانند. پژوهشگران معتقدند این فناوری در آینده می‌تواند به ایجاد یک استاندارد نو در پرتودرمانی منجر شود؛ استانداردی که نه تنها اثربخشی درمان را افزایش می‌دهد، بلکه عوارض جانبی را نیز به شکل چشمگیری کاهش خواهد داد.

نتیجه‌گیری

محققان با ترکیب پرتوی کربن رادیواکتیو و تصویربرداری آنی PET، توانستند در آزمون پیش‌بالینی کنترل مؤثر تومور را در ناحیه‌ای حساس مانند گردن موش‌ها نشان دهند، بی‌آنکه آسیب عصبی جدی رخ دهد. این دستاورد نشان می‌دهد که آینده پرتودرمانی پرتودهی بسیار هوشمندانه‌تر از آن چیزی خواهد بود که تا کنون تصور می‌شد.

پایان مطلب./