Nowotwory to jedno z najpoważniejszych wyzwań zdrowotnych XXI wieku. W walce o zdrowie ważna jest profilaktyka, wczesna diagnostyka i skuteczna terapia. Tę ostatnią, na zupełnie nowy poziom wnoszą naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych oraz lekarze Wielkopolskiego Centrum Onkologicznego. Innowacyjne urządzenie do radioterapii powstaje przy wsparciu Funduszy Europejskich.
Postęp technologiczny w medycynie XXI wieku jest szczególnie widoczny. Rozwój metod diagnostycznych pozwala na wcześniejsze wykrywanie nowotworów. Testy genetyczne, biomarkery czy zaawansowane techniki obrazowania umożliwiają precyzyjne wskazanie umiejscowienia i rodzaju raka. Wszystko to pozostanie jednak bez znaczenia, jeśli nie można zastosować odpowiedniego, precyzyjnego leczenia, przy maksymalnym ograniczeniu skutków ubocznych. Tego wyzwania podjęli się naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych we współpracy z lekarzami Wielkopolskiego Centrum Onkologii. Przy wsparciu unijnych środków tworzą stanowisko generujące wiązkę elektronów o ultra wysokiej mocy dawki (FLASH). Na czym polega jego działanie i dlaczego możemy mówić o rewolucji?
Lepsze efekty, mniejsze skutki uboczne
Klasyczna, znana na całym świecie radioterapia, to codzienne, około 15-minutowe zabiegi, powtarzane przez kilka tygodni. Owszem, daje szansę na wyleczenie i często jest najlepszą z opcji. Niesie jednak ze sobą skutki uboczne, które pacjenci znoszą ciężko.
- Radioterapia FLASH to nowatorska metoda, pozwalająca podać wymaganą dawkę promieniowania już w ułamku sekundy. Badania udowadniają, że dzięki tak szybkiemu podaniu dawki terapeutycznej możliwe jest skuteczne niszczenie komórek nowotworowych przy jednoczesnym znacznie lepszym oszczędzaniu zdrowych tkanek – mówi dr n. inż. Bartosz Pawałowski, Kierownik Pracowni Dozymetrii Aparatury Medycznej WCO. - To ogromna szansa na zmniejszenie powikłań i poprawę komfortu pacjentów. Naszym celem jest stworzenie unikalnego w skali świata stanowiska badawczego, które pozwoli sprawdzić, jak bezpiecznie wprowadzić tę technologię do leczenia klinicznego – dodaje.
Jak dotąd, na świecie przeprowadzono wiele eksperymentów na różnych modelach, które potwierdzają, że FLASH może być skuteczny i bezpieczny w walce z nowotworami. Jedyny zabieg tego typu u człowieka miał miejsce w Szwajcarii w 2019 roku. Udał się, choć był to przypadek szczególny, w ramach leczenia paliatywnego. Obecnie naukowcy na całym świecie koncentrują się na stworzeniu odpowiednich warunków i systemów, które pozwolą na stosowanie terapii w leczeniu pacjentów.
Budowane w Polsce urządzenie to specjalistyczne stanowisko do generowania wiązki elektronów o bardzo dużej mocy dawki. Składa się z akceleratora, który przyspiesza cząstki – w tym przypadku elektrony – do bardzo wysokich prędkości.
- Gdy elektrony osiągną odpowiednią energię, mogą niszczyć komórki nowotworowe. Różnica polega na tym, że we FLASH wszystko odbywa się nadzwyczaj szybko i z ogromną mocą. Zamiast podawać dawkę stopniowo, jak w klasycznej radioterapii, tu cała energia trafia w cel w ułamku sekundy – tłumaczy dr n. inż. Bartosz Pawałowski. - Cały system musi być perfekcyjnie zsynchronizowany: generator impulsów wysyła bardzo krótkie i silne sygnały elektryczne, które są wzmacniane i trafiają do akceleratora. Tam zaś elektrony przyspieszają i powstaje wiązka promieniowania, trafiająca w cel w ściśle kontrolowanych warunkach. Cały układ wyposażony jest w systemy pomiarowe i diagnostyczne, które monitorują, czy rzeczywiście osiągnięto parametry FLASH, czyli odpowiednią moc dawki i czas trwania impulsu. Dzięki temu możemy prowadzić bezpieczne i kontrolowane eksperymenty, które przybliżą nas do zastosowania tej technologii w leczeniu ludzi – dodaje.
Ku rewolucji
Akcelerator do radioterapii z wykorzystaniem efektu FLASH jest bardzo zaawansowanym technologicznie urządzeniem. Proces budowy stanowiska jest dla naukowców i lekarzy dużym wyzwaniem.
- Trzeba dobrać odpowiednie urządzenia, które nie tylko spełniają rygorystyczne wymagania techniczne, ale też wytrzymają ogromne obciążenia. W tradycyjnej radioterapii dawka promieniowania podawana jest stopniowo, z niewielką mocą. Natomiast we FLASH wszystko dzieje się błyskawicznie. Dawka podawana jest bowiem w bardzo krótkich impulsach o ogromnej mocy. To oznacza, że każda część systemu – od generatora impulsów, przez wzmacniacze, po sam akcelerator – musi być w stanie pracować w ekstremalnych warunkach – tłumaczy dr n. inż. Bartosz Pawałowski.
Urządzenie może zmienić życie pacjentów z chorobą nowotworową, którzy nie mogą podjąć długotrwałego i obciążającego leczenia klasyczną radioterapią.
- Dzięki błyskawicznemu podaniu dawki, zdrowe tkanki są mniej narażone na uszkodzenie. Choć na tym etapie jest to jeszcze projekt eksperymentalny, to jego potencjał jest ogromny. W przyszłości może to oznaczać krótsze terapie, mniej powikłań i lepszą jakość życia dla wielu pacjentów onkologicznych – mówi dr n. inż. Bartosz Pawałowski.
Całkowita wartość projektu „Budowa i walidacja stanowiska generującego wiązkę elektronów o ultra wysokiej mocy dawki (FLASH) to kwota przeszło 8,6 mln zł. Unijne dofinansowanie z programu regionalnego wynosi ponad 5,5 mln zł.
Dominik Wójcik