โพซิตรอนมีศักยภาพที่ยังไม่ได้สำรวจสำหรับการรักษาโรคมะเร็ง

นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยโพซิตรอนถูกใช้สำหรับการถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัยมาเป็นเวลานาน โดยการสแกนด้วย PET โดยใช้ฟลูออรีน-18 ( 18 F) ที่ติดฉลาก fluorodeoxyglucose (FDG) มีบทบาทสำคัญในการวินิจฉัยโรคมะเร็ง แต่โพซิตรอนยังสามารถใช้เพื่อทำลายเซลล์มะเร็งได้อีกด้วย บางทีอาจเป็นเพราะความชุกในการวินิจฉัย ศักยภาพในการรักษานี้จึงถูกมองข้ามไปเป็นส่วนใหญ่ 

ทีมวิจัยในออสเตรเลียมีเป้าหมายที่จะจัดการกับการกำกับดูแลนี้

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์โรงพยาบาล Royal North Shoreและศูนย์วิจัย โรคมะเร็งต่อมลูกหมากของซิดนีย์ ได้แสดงให้เห็นหลักฐาน ในหลอดทดลองชิ้นแรกเกี่ยวกับศักยภาพในการรักษาของโพซิตรอนต่อเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมาก พวกเขายังได้รับพารามิเตอร์ทางรังสีชีวภาพสำหรับการปล่อยโพซิตรอน18 F โดยรายงานการค้นพบของพวกเขาในรายงาน ทางวิทยาศาสตร์

Dale Bailey ผู้เขียนอาวุโส กล่าวว่า “เราเรียกมันว่าเป็นการบำบัดด้วยกัมมันตภาพรังสีจากโพซิตรอนหรือ PERT การศึกษาเซลล์ เมื่อเรดิโอนิวไคลด์18 F สลายตัว มันจะปล่อยโพซิตรอน (อนุภาคเบต้าบวกที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสที่อุดมด้วยโปรตอน) โพซิตรอนจะทำลายล้างด้วยอิเล็กตรอนในที่สุด ซึ่งนำไปสู่การปล่อยโฟตอน 0.511 MeV สองโฟตอน และโฟตอนเหล่านี้ถูกตรวจพบเพื่อสร้างภาพ PET

แต่ก่อนกระบวนการทำลายล้างขั้นสุดท้ายนี้ โพซิตรอนจะสูญเสียพลังงานจลน์ในปริมาณที่ไม่ต่อเนื่อง (ประมาณ 100 eV) ผ่านการโต้ตอบหลายครั้งตามเส้นทาง ทำให้เกิด “สเปอร์ส” ของโพซิตรอน – ทรงกลมขนาดนาโนของคู่อิเล็กตรอน/ไอออนบวก – และขั้วโพซิตรอน หยด”. เดือยและหยดเหล่านี้ล้วนเป็นแหล่งของสปีชีส์ที่มีปฏิกิริยาสูงและให้ปริมาณรังสีที่ค่อนข้างใหญ่เมื่อพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับชีวโมเลกุลเช่น DNA

เพื่อตรวจสอบศักยภาพของโพซิตรอนในยารักษาโรคมะเร็ง นักวิจัยได้ตรวจสอบการอยู่รอดของเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากที่สัมผัสกับสารละลายโซเดียมฟลูออไรด์ ( 18 F-NaF) เป็นเวลา 18 ชั่วโมง พวกเขาพบว่าปริมาณโพซิตรอน 20 Gy 18 F ฆ่าเซลล์มากกว่า 90% ในขณะที่ขนาด 10 Gy ทำให้เซลล์ตาย 70%

เพื่อหาปริมาณประสิทธิภาพทางชีวภาพสัมพัทธ์ 

(RBE) ของ โพซิตรอน 18 F นักวิจัยได้เปรียบเทียบผลลัพธ์กับการฉายรังสีเอกซ์ที่มีอัตราสูง พวกเขาประเมินการอยู่รอดของเซลล์ในปริมาณต่างๆ ที่ดูดซึมสำหรับโพซิตรอนและรังสีเอกซ์จากแพลตฟอร์มการวิจัยรังสีในสัตว์ขนาดเล็ก (SARRP) โดยการเปรียบเทียบขนาดเฉลี่ยที่ดูดซึมที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของเซลล์ 50% พวกเขาคำนวณ RBE เฉลี่ยที่ 0.42 สำหรับ18 F โพสิตรอนที่สัมพันธ์กับการฉายรังสี SARRP ซึ่งสูงกว่า RBE ของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีถึงสามเท่าซึ่งปล่อยอนุภาคเบต้า-ลบ (อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสที่อุดมด้วยนิวตรอน) เช่น90 Y และ177 Lu

“การพูดทางการแพทย์ อัตราปริมาณรังสีและการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) ของตัวปล่อยโพซิตรอนนั้นคาดว่าจะสูงกว่าตัวปล่อยเบต้า-ลบส่วนใหญ่ที่ใช้ในปัจจุบันในการบำบัดด้วยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี ส่วนใหญ่มาจากครึ่งชีวิตที่สั้นกว่าและทำให้เกิดไอออไนซ์มากขึ้น การแผ่รังสีของตัวปล่อยโพซิตรอนจำนวนมาก” ผู้เขียนคนแรกTakanori Hiokiอธิบาย “นอกจากนี้ การบำบัดด้วยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสียังมุ่งเป้าไปที่รอยโรคในระยะแพร่กระจาย ในขณะที่การฉายรังสีด้วยลำแสงภายนอกมักใช้สำหรับบริเวณที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือแผลปฐมภูมิ”

การจำลองความเสียหายHioki และคณะยังได้ทำการจำลองแบบ Monte Carlo ของแบบจำลอง DNA เชิงเส้นเพื่อกำหนดความถี่ของการแยก DNA single strand (SSBs) และ double strand break (DSBs) ที่เกิดจากการฉายรังสีโพซิตรอนหรือเบต้า-ลบที่พลังงานจลน์จาก 250 eV ถึง 1.5 keV . พวกเขาสังเกตเห็นว่าพลังงานที่ต่ำกว่าทำให้เกิด SSB และ DSB จำนวนมากขึ้น

การจำลองเปิดเผยว่าแทร็กโพซิตรอนกระตุ้น SSB และ DSB มากกว่า 1.5 และ 2.2 เท่าตามลำดับ มากกว่าแทร็กเบต้า-ลบ ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นที่ 400 eV โดยที่โพซิตรอนทำให้ SSB เพิ่มขึ้น 55% และ DSB เพิ่มขึ้น 117% เมื่อเทียบกับอนุภาคเบต้า-ลบ

ผลลัพธ์เหล่านี้บอกเป็นนัยว่าปฏิกิริยาโดยตรงของโพซิตรอน

เดี่ยวกับ DNA ควรสร้างความเสียหายร้ายแรงกว่าที่เกิดจากเบต้าลบเพียงตัวเดียว “ในขณะที่โพซิตรอนแต่ละตัวที่ปล่อยออกมาสูญเสียพลังงานในขณะที่มันโต้ตอบ การสะสมของปฏิกิริยาจำลองทำให้เกิดความเสียหายทั้งหมดที่เราสังเกตเห็นในการทดลองในหลอดทดลอง” ฮิโอกิกล่าว

การวางแผน LET (การวัดปริมาณพลังงานที่อนุภาคไอออไนซ์สะสมต่อความยาวเส้นทางของหน่วย) เปิดเผยว่าการผลิต SSB และ DSB สูงสุดควรเกิดขึ้นที่ 250 eV (พลังงานจลน์ใกล้จุดสิ้นสุดของแทร็ก) สำหรับทั้งโพซิตรอนและอิเล็กตรอน ที่พลังงานนี้ โพซิตรอนมีค่า LET สูงกว่าเบต้าลบประมาณ 7%

แบบจำลองเดือยแสดงให้เห็นว่าเบตา minuses และ positrons ในขั้นต้นมีร่องรอยการแผ่รังสีที่คล้ายคลึงกัน แต่จะมีพฤติกรรมแตกต่างกันที่พลังงานต่ำสุด สำหรับ sub-keV beta-minus ค่าเฉลี่ยการแยกระหว่างสเปอร์จะใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียว DNA ถึง 20 เท่า ในขณะที่โพซิตรอนแบบ sub-keV จะก่อตัวเป็นสเปอร์อย่างต่อเนื่องและก่อตัวเป็นหยดตามและที่ส่วนท้ายของแทร็ก ดังนั้น ที่พลังงานต่ำกว่า keV โพซิตรอนมีค่า LET ที่สูงกว่าเบต้า-ลบ การแตกตัวเป็นไอออนเพิ่มเติมที่เหตุการณ์การทำลายล้างของเทอร์มินัลจะเพิ่มจำนวนการแตกตัวเป็นไอออนทั้งหมดต่อแทร็กโพซิตรอน

Hioki กล่าวว่า “ผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดต่อความเสียหายของ DNA ที่สูงขึ้นจากโพซิตรอนเมื่อเปรียบเทียบกับ beta-minuses คืออนุภาค LET ที่สูงกว่าที่พลังงาน sub-keV เช่นเดียวกับการมีส่วนร่วมจากความแตกต่างในหน้าที่” Hioki กล่าว

สองบทบาทนักวิจัยชี้ให้เห็นว่า นอกเหนือจากศักยภาพในการรักษาที่ยังไม่ได้นำมาใช้แล้ว นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยโพซิตรอนยังสามารถมีบทบาทในกลยุทธ์การรักษาที่อุบัติขึ้นใหม่เพื่อใช้เป็นยารักษาโรคและการวินิจฉัยร่วมกัน อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานทางคลินิก ลักษณะการแทรกซึมของโฟตอนทำลายล้างที่แทรกซึมสูง จะต้องมีการพิจารณาด้านความปลอดภัยอย่างรอบคอบเมื่อให้ปริมาณสารกัมมันตภาพรังสีในการรักษา

“เนื่องจากการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการรักษาของโพซิตรอน เรากำลังดำเนินการในขั้นตอนต่อไป – เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกิจกรรมการบริหารให้มีประสิทธิภาพสูงสุดในการรักษา” Hioki กล่าวกับPhysics World “เรากำลังทำการทดสอบทางชีววิทยาเพื่อแสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่โพซิตรอนมีต่อกลไกของเซลล์ที่นำไปสู่ผลลัพธ์ที่เราสังเกตเห็นในการทดสอบการอยู่รอดของเซลล์”

Credit : nykodesign.com nymphouniversity.com offspringvideos.com onlinerxpricer.com paleteriaprincesa.com