CLEAR undersøgelse baner vejen for ny elektronbaseret cancerterapi

Der er nogle kræftsvulster, som ikke engang opereres, kemoterapi eller traditionel strålebehandling kan helbrede. Disse resistente tumorer bidrager til at gøre sygdommen til en af ​​hovedårsagerne til dødelighed på verdensplan, men det videnskabelige samfund vrimler med ideer til at gøre kræftdødsfald til fortiden. Blandt de seneste medicinske og teknologiske innovationer, fremskridt inden for partikelterapi – processen med at bestråle tumorer ved hjælp af højenergiske partikelstråler genereret af en partikelaccelerator – muliggør behandling af tumorer, der ellers ville have været dødelig.

Mere end 10, 000 små lineære elektronacceleratorer (linacs) bruges i øjeblikket til kræftbehandling verden over. De fleste af disse maskiner er afhængige af fotonstråler genereret af elektroner for at bestråle deres mål. Nogle, imidlertid, bruge selve elektronstrålen til direkte lavenergi-elektronbestråling, selvom dette kun kan nå overfladiske tumorer. Disse metoder adskiller sig fra hadronterapi, en teknik baseret på bestråling med protoner eller tunge ionstråler.

Et muligt supplement til hadron- og lavenergi-elektronterapi er brugen af ​​højenergi-elektronstråler, som kan trænge meget dybere ind i væv. Imidlertid, denne teknik bruges sjældent på grund af de højere omkostninger og større størrelse af acceleratoren, der er nødvendig for at producere dem sammenlignet med fotonfaciliteter. Ud over, deres dybdeprofil er mindre veldefineret end den, der opnås med hadron-bjælker. Den seneste udvikling inden for højgradientacceleration til kompakte lineære acceleratorer, hovedsageligt drevet af CLIC-undersøgelsen på CERN, er begyndt at ændre historien.

Et nyligt fund kan udgøre et yderligere skridt hen imod brugen af ​​højenergielektronstråler. To undersøgelser, der involverede universiteterne i Strathclyde og Manchester, blev udført ved CERNs lineære elektronaccelerator til forskning (CLEAR), et testanlæg, der betjener forsknings- og udviklingsindsatser inden for acceleratorteknologi. Forskere testede en ny bestrålingsteknik, der involverer meget højenergielektronstråler (VHEE) fokuseret på en lille, tæt plet. Ved at fokusere en VHEE-stråle med en elektromagnetisk linse med stor blænde, de konstaterede, at partiklerne kunne bevæge sig flere centimeter dybt ind i et vandfantom (en stor spand vand brugt til undersøgelser af stråling) uden væsentlig spredning – dvs. mens man forbliver fokuseret på en veldefineret, målrettet volumen. En sådan stråle kunne således teoretisk bruges til at behandle dybtsiddende kræftceller med begrænset skade på det omgivende væv.

Dette er lovende nyheder for det medicinske teknologisamfund af en række årsager:VHEE-stråler produceret af kompakte linacs i kliniske omgivelser ville ikke kun tilbyde et mere omkostningseffektivt alternativ til andre partikelstråleterapier, men ville også give læger et yderst pålideligt medium, da deres spredning i inhomogent væv er begrænset. Disse faktorer kan drastisk udvide puljen af ​​patienter, der er kvalificerede til elektronterapi. Derudover VHEE-stråler ville være kompatible med FLASH-strålebehandling, en teknik til at levere meget energiske partikler til væv næsten øjeblikkeligt (på mindre end et sekund). CERN og Lausanne Universitetshospital (CHUV) gik for nylig sammen med det formål at bygge en højenergiklinik til FLASH-terapi, med indledende test, der skal udføres på CLEAR-anlægget.

Den ultrafokuserede VHEE-stråle er den direkte frugt af fremskridt inden for lineær accelerationsteknologi opnået af CLIC-studiet på CERN. Det vidner om relevansen af ​​dette forskningsfelt, ikke kun for partikelfysik, men for samfundet som helhed. Selvom VHEE-stråler kræver mere forskning, før der findes praktiske anvendelser i et klinisk miljø, de KLARE resultater bidrager til at udvide feltet af muligheder for kræftbehandling.