Флэш-эффект в лучевой терапии злокачественных новообразований и поиски его радиобиологического объяснения
https://doi.org/10.37174/2587-7593-2022-5-4-9-17
Аннотация
Проведен анализ литературы по использованию облучения со сверхвысокой мощностью дозы в лучевой терапии злокачественных новообразований. В 2014 г. авторы, среди которых самыми упоминаемыми являются Винсент Фаводон и Мари-Катрин Воженин, дали ему название флэш-эффекта. Отметим, однако, что сотрудник нашей лаборатории С.В. Козин совместно с сотрудниками ИТЭФ еще в 1984 г., изучив реакцию перевивной опухоли и кожи мышей после облучения протонами со сверхвысокой и обычной мощностью дозы, сделал вывод, что «… увеличение мощности дозы до сверхвысокой, существенно не изменяя лучевые реакции опухолей, приводит к защите кожи мышей, что связывается с проявлением эффекта радиационно-химического поглощения кислорода. Таким образом, при определенных условиях проведения лучевой терапии можно рассчитывать на получение терапевтического выигрыша за счет облучения с высокой мощностью дозы». Рассмотрению целесообразности и возможности использования однократного облучения с мощностью дозы в десятки Гр/с при лучевой терапии опухолей сейчас уделяется особое внимание. Можно считать установленным, что при этом происходит меньшее повреждение кожи, легких, кишечника и некоторых других тканей, чем при обычных для лучевой терапии мощностях подведения дозы. Более того, ряд исследований указывает на усиление при этом лучевого поражения опухолей, или, по крайней мере, на значительно меньшее снижение степени их поражения. Радиобиологические механизмы остаются неясными. Сам эффект представляет несомненный клинический и экспериментальный интерес и обосновывает проведение экспериментальных и клинических исследований, а также необходимость его учета при разработке новой аппаратуры для облучения и проведения сопровождающей лечебный процесс дозиметрии.
Об авторах
А. А. ВайнсонРоссия
Вайнсон Адольф Адольфович — д.б.н., главный научный консультант лаборатории радионуклидных и лучевых технологий в экспериментальной онкологии отдела радиоизотопной диагностики и терапии НИИ КиЭР, профессор
SPIN-код: 9445-5350
Scopus Author ID: 6602946829
115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Е. В. Соловьева
Россия
Соловьева Елена Викторовна — к.м.н., м.н.с. лаборатории радионуклидных и лучевых технологий в экспериментальной онкологии отдела радиоизотопной диагностики и терапии НИИ КиЭР
115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы
1. Favaudon V, Caplier L, Monceau V, et al. Ultrahigh dose-rate FLASH irradiation increases the differential response between normal and tumor. Sci Transl Med. 2014;6(245):245ra93. DOI:10.1126/scitranslmed.3008973. PMID:25031268.
2. Erratum for the Research Article: "Ultrahigh doserate FLASH irradiation increases the differential response between normal and tumor tissue in mice" by Favaudon V, Caplier L, Monceau V, et al. Sci Transl Med. 2019;11(523):eaba4525. DOI:10.1126/scitranslmed.aba4525. PMID:3185279.
3. Favaudon V, Fouillade С, Vozenin М-С. Radiothérapie «flash» à très haut débit de dose: un moyen d’augmenter l’indice thérapeutique par minimisation des dommages aux tissus sains? Cancer Radiother. 2015;19(6-7):526-31. (In French). DOI:10.1016/j.canrad.2015.04.006.
4. Allen BD, Acharya MM, Montay-Gruel P, et al. Maintenance of tight junction integrity in the absence of vascular dilation in the brain of mice exposed to Ultra-High-dose-rate FLASH irradiation. Radiat Res. 2020;194(6):625-35. DOI:10.1667/RADE-20-00060.1. PMID:33348373.
5. Vozenin M-C, De Fornel P, Petersson K, Favaudon V. The advantage of FLASH radiotherapy confirmed in mini-pig and cat-cancer patients. Clin Cancer Res. 2019;25(1):35-42. DOI:10.1158/1078-0432.CCR17-3375.
6. Velalopoulou А, Gwendolyn M, Cramer GM, et al. FLASH proton radiotherapy spares normal epithelial and mesenchymal tissues while preserving sarcoma response. Cancer Res. 2021;81(18):4808-21. DOI:10.1158/0008-5472.CAN-21-1500.
7. Diffenderfer ES, Verginadis II, Kim MM, et al. Design, implementation, and in vivo validation of a novel proton FLASH radiation therapy system. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2020;106(2):440-8. DOI:10.1016/j.ijrobp.2019.10.049. PMID:31928642.
8. Soto LA, Casey KM, Wang J, et al. FLASH irradiation results in reduced severe skin toxicity compared to conventional-dose-rate irradiation. Radiat Res. 2020;194(6):618-24. DOI:10.1667/RADE-20-00090. PMID:32853385.
9. Sørensen BS, Sitarz MK, Ankjærgaard C, et al. In vivo validation and tissue sparing factor for acute damage of pencil beam scanning proton FLASH. Radiother Oncol. 2022;167:109-15. DOI:10.1016/j.radonc.2021.12.022.
10. Sørensen BS, Sitarz MK, Ankjærgaard C, et al. Pencil beam scanning proton FLASH maintains tumor control while normal tissue damage is reduced in a mouse model Radiother Oncol. 2022;175:178-84. DOI:10.1016/j.radonc.2022.05.014. PMID:35595175.
11. Bourhis J, Sozzi WJ, Jorge PG, et al. Treatment of a first patient with FLASH-radiotherapy. Radiother Oncol. 2019;139:18-22. DOI:10.1016/j.radonc.2019.06.019.
12. https://scientificrussia.ru/articles/tags/sergejvsevolodovic-akulinicev
13. Friedl AA, Prise KM, Butterworth KT, et al. Radiobiology of the FLASH effect. Med Phys. 2022;49(3):1993-2013. DOI:10.1002/mp.15184.
14. Berry RJ, Hall EJ, Forster DW, et al. Survival of mammalian cells exposed to X rays at Ultrahigh dose-rates. Br J Radiol.1969;42(494):102-7. DOI:10.1259/0007-1285-42-494-102.
15. Berry RJ, Stedeford JBH. Reproductive survival of mammalian cells after irradiation at ultra-high doserates: Further observations and their importance for radiotherapy. Br J Radiol. 1972;45(531):171-7. DOI:10.1259/0007-1285-45-531-171.
16. Weiss H, Epp ER, Heslin JM, et al. Oxygen depletion in cells irradiated at Ultra-high doserates and at conventional dose-rates. Int J Radiat Biol Related Stud Phys Chem Med. 1974;26(1):17-29. DOI:10.1080/09553007414550901.
17. Adrian G, Konradsson E, Beyer S, et al. Cancer cells can exhibit a sparing FLASH effect at low dose under normoxic in vitro conditions. Front Oncol 2021;11:686142. DOI:10.3389/fonc.2021.686142.
18. Hornsey S, Bewley DK. Hypoxia in mouse intestine induced by electron irradiation at high dose-rates. Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med. 1971;19(5):479-83. DOI:10.1080/09553007114550611.
19. Field SB, Bewley DK. Effects of dose-rate on the radiation response of rat skin. Int J Radiat Biol Related Stud Phys Chem Med.1974;26(3):259-67. DOI:10.1080/09553007414551221.
20. Ярмоненко СП, Магдон Э, Вайнсон АА. Кислородный эффект и лучевая терапия опухолей. 1980. Москва, Медицина, 247 с.
21. Wainson AA. Oxybaro- and Hypoxyradiotherapy. Soviet Medical Reviews. Oncology Reviews v. 3, part. 5. 1991. Harwood Academic Publishers, UK. P.113-42.
22. Lin B, Huang D, Gao F, et al. Mechanisms of FLASH effect. Front Oncol. 2022;12:995612. DOI:10.3389/fonc.2022.995612. PMID:36212435.
Рецензия
Для цитирования:
Вайнсон А.А., Соловьева Е.В. Флэш-эффект в лучевой терапии злокачественных новообразований и поиски его радиобиологического объяснения. Онкологический журнал: лучевая диагностика, лучевая терапия. 2022;5(4):9-17. https://doi.org/10.37174/2587-7593-2022-5-4-9-17
For citation:
Wainson A.A., Solovieva E.V. Flash-Effect in Radiotherapy of Tumors and the Problems of its Radiobiological Substantiation. Journal of oncology: diagnostic radiology and radiotherapy. 2022;5(4):9-17. (In Russ.) https://doi.org/10.37174/2587-7593-2022-5-4-9-17