近日，澳大利亚卧龙岗大学医学辐射物理中心的研究团队在脑肿瘤治疗领域取得了新进展。他们发现，将微束放射治疗(MRT)与靶向放射增敏剂相结合，可以显著提高脑肿瘤的治疗效果，同时更好地保护健康组织。
定向纳米治疗团队来自卧龙岗大学的研究人员在 ANSTO 澳大利亚同步加速器成像和医疗辐射设施进行微束治疗研究。 (来源：Moeava Tehei)
脑肿瘤因其对传统治疗如放射治疗的抵抗力而难以治疗，且放射治疗的剂量受到正常组织耐受性的限制。为了克服这一挑战，研究人员开始探索MRT的应用。MRT利用空间分割光束，在保护正常组织的同时有效杀死癌细胞。它使用超高剂量率同步加速器X射线束阵列进行，光束宽度为数十微米(高剂量峰)，间隔数百微米(低剂量谷)。
卧龙岗大学的研究小组通过实验证明，将MRT与如纳米颗粒或抗癌药物等靶向放射增敏剂相结合，可以进一步提升治疗效果。研究的第一作者Michael Valceski表示：“MRT以其健康组织保护能力和良好的肿瘤控制而闻名，而放射增敏剂则以其为癌症提供靶向剂量增强的能力而闻名。将这些方式结合起来是有意义的，它们的协同作用为实现两全其美提供了潜力。”
在实验中，Valceski及其同事将MRT与氧化铥纳米颗粒、化疗药物甲氨蝶呤和放射增敏剂碘脱氧尿苷(IUdR)相结合，对啮齿动物脑癌细胞单层进行了治疗。他们还比较了传统宽束正电压X射线照射与同步加速器宽束X射线和同步加速器MRT的效果。实验结果显示，在相同5Gy剂量下，与传统照射相比，基于同步加速器的照射增强了细胞杀伤力，这证明了超高剂量率X射线的细胞杀伤作用。添加放射增敏剂后，同步加速器宽束照射的影响进一步增强，其中DNA定位的IUdR比细胞质定位的纳米颗粒杀死更多的细胞，而甲氨蝶呤则显著降低了细胞存活率。
值得注意的是，在5Gy剂量下，MRT表现出与同步加速器宽束照射相当的细胞杀伤力。Valceski解释说，这证明了MRT在保持治疗效果的同时，也具备保护健康组织的潜力。当与放射增敏剂联合使用时，MRT还显示出增强的细胞杀伤作用，其中IUdR和IUdR加甲氨蝶呤的效果最为显著。这种局部剂量增强归因于IUdR的DNA定位，它允许降低每次分次剂量，减少患者暴露，同时保持肿瘤控制，从而进一步提高MRT的组织保护能力。
为了将生物效应与MRT的物理准直联系起来，研究人员还使用共聚焦显微镜研究了治疗后DNA损伤的情况。图像验证了细胞的生物反应与MRT光束模式相对应，在所有处理过的细胞中都可以清楚地看到微束间距。此外，他们还发现，在添加放射增敏剂后，MRT光束的峰变宽，这可能是由于纳米颗粒的靶向作用导致的。这种扩大可以用于增加对附近山谷中癌细胞的辐射剂量，而正常组织则因未受纳米颗粒影响而保留MRT的组织保护作用。
最后，研究人员使用每个峰和谷的γH2AX焦点数据来确定生物峰谷剂量比(生物PVDR)，并首次证实了物理剂量传递与癌细胞中诱导的双链DNA断裂之间的直接关系。他们指出，添加放射增敏剂通常会降低生物PVDR的物理值，这可能是由于在山谷中引入了额外的DNA断裂。
资深作者Moeava Tehei表示，下一步将进行MRT的临床前研究，以评估这种多模式疗法在体内治疗侵袭性癌症的功效。特别是考虑到纳米颗粒在图像引导治疗、精确规划以及癌症特异性剂量增强方面的诊断潜力，以及立体定向、放射增敏剂增强MRT分次的放射外科潜力，我们可以预见在不久的将来，这种具有治疗潜力的革命性多模式技术将得到广泛应用。
