W poszukiwaniu zwiększenia efektywności radioterapii

Dobiegł końca projekt „Wielkości pomiarowe w radioterapii z uwzględnieniem efektów biologicznych” (BioQuaRT). Naukowcy zrzeszeni w organizacji EURAMET EMPR poszukiwali nowych metod metrologicznych pozwalających na optymalizację planowania leczenia nowotworów z zastosowaniem radioterapii.

Jak napromieniać guz aby leczenie było skuteczne? Jak zapewnić bezpieczeństwo sąsiednim, zdrowym tkankom? To wyzwania stojące przed dzisiejszą radioterapią. Okazuje się, że powszechnie stosowany w leczeniu termin „dawka pochłonięta” nie jest wystarczająca przy określeniu efektywności całego procesu. W zależności od rodzaju promieniowania lub energii cząstek uzyskuje się różne efekty biologiczne. Istnieje zatem konieczność opracowania spójnej podstawy metrologicznej dozymetrii uwzględniającej aspekty zarówno fizyczne jak i biologiczne.

„Naszym zadaniem było rozwinięcie technik pomiarowych i symulacyjnych dla wyznaczenia fizycznych właściwości cząstek jonizujących na różnych odcinkach toru jak również zbadanie jak te charakterystyki toru korelują się z biologicznymi skutkami promieniowania na poziomie komórkowym” – wyjaśnia dr Stanisław Pszona z Zakładu Interdyscyplinarnych Zastosowań Fizyki NCBJ – „zakres badań dotyczył odcinka toru cząstek promieniowania od 2 nanometrów (średnica helisy DNA) do 20 nanometrów (rozmiary zwiniętego DNA w postaci nukleosomu)”.

Już w latach 70-tych, na długo przed rozwojem nanotechnologii, naukowcy ze Świerku zainicjowali opisaną wyżej dziedzinę badań zwaną nanodozymetrią. Intensywny rozwój metod nanodozymetrycznych nastąpił jednak dopiero w  ostatnim czasie dzięki takim  urządzeniom jak opracowany w NCBJ Jet Counter. To jedno z trzech urządzeń na świecie, które dziś jest w stanie badać oddziaływanie promieniowania jonizującego ze strukturami subkomórkowymi. Dane jakie uzyskali polscy naukowcy z NCBJ pozwolą międzynarodowemu zespołowi badaczy na modelowanie zjawisk w skalach nanometrycznych, z którymi dzisiejsza nauka musi się zmierzyć. Dzięki temu możliwe jest prowadzenie prac, które doprowadzą do optymalizacji planowania leczenia nowotworów z zastosowaniem radioterapii. Choć pierwszy etap projektu, o wartości 3,5 mln euro, prowadzonego od 2012 roku właśnie zakończono, to uzyskane wyniki są tak obiecujące, że organizacja EURAMET podjęła decyzję o dalszym finansowaniu prac.

W ciągu ostatnich trzydziestu lat częstość występowania raka podwoiła się. Odpowiedzią medycyny na ten stan jest wzrost zapotrzebowanie na radioterapię dedykowaną dla konkretnych rodzajów nowotworu i stosowanie różnych rodzajów promieniowania jonizującego. Oprócz konwencjonalnych typów promieniowania o wysokiej energii wiązki fotonów obserwowane jest coraz większe zainteresowanie, nowymi i efektywnymi metodami wykorzystującymi inne rodzaje promieniowania jonizującego, które są szczególnie odpowiednie do leczenia  nowotworów położonych w pobliżu wysokoczułych narządów. Przykłady takiej terapii jest terapia hadronowa. Na świecie obserwowany jest gwałtowny wzrost otwieranych ośrodków terapii protonowej. Liczba zabiegów na całym świecie oparta na tej terapii wzrosła z około 3000 pacjentów w 2005 roku do około 14 000 pacjentów w roku 2013.