Известно, что кислород в раковых опухолях является основным фактором, помогающим успешной лучевой терапии. Гипоксия или кислородное голодание солидных опухолей также считается важным фактором устойчивости к терапии. Однако трудно контролировать оксигенацию опухоли без инвазивного отбора образцов распределения кислорода по ткани или без усреднения по всей опухоли, тогда как кислород в опухоли очень неоднороден.
Исследовательская группа онкологического центра Норриса Коттона в Дартмуте и Дартмут-Хичкок под руководством Брайана Пога, доктора философии.D., разработал первый неинвазивный способ прямого мониторинга распределения кислорода в опухоли прямо во время лучевой терапии. С помощью инъекции кислородного зонда PtG4 они могут отображать распределение кислорода внутри опухоли. Метод измеряет время жизни люминесценции PtG4 при возбуждении черенковским светом, испускаемым лучевой терапией. Препарат PtG4 остается в опухоли не менее недели и повторно работает для визуализации.
«Все изображения выполняются без какого-либо дополнительного излучения, просто с помощью камеры для отслеживания выбросов во время лучевой терапии», – объясняет Погу. «Следуя двум линиям опухолей, одна из которых, как известно, чувствительна к радиации, а другая – устойчивая, мы могли видеть различия в оксигенации опухоли, которые отражают их различия в реакции.«Выводы команды« Распределение pO2 в тканях в опухолях ксенотрансплантата, динамически отображаемое с помощью возбуждаемой черенковкой фосфоресценции во время фракционированной лучевой терапии », недавно опубликованы в журнале Nature Communications ведущим автором Сюй Цао.
Команда Пога может получать изображения оксигенации с помощью специальной технологии. «У нас есть уникальный набор камер с таймером в нашем отделении лучевой терапии, которые были разработаны для черенковской дозиметрии, но мы использовали их для этой дополнительной цели мониторинга кислорода в опухолях, которые подвергаются лечению», – говорит Погу. “Таким образом, доступ к этим специализированным черенковским камерам сделал измерения возможными.”Команда Пога также сотрудничала с профессором Сергеем Виноградовым и его командой из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета, которые разработали PtG4 и поддержали работу по характеристике лекарств и совместному контролю исследования.
Пог надеется превратить эту способность мониторинга опухолей в полезную клиническую помощь, используемую для отслеживания реакции опухоли на лучевую терапию, особенно опухолей, которые, как известно, являются гипоксическими. Наличие такой информации, доступной во время лечения, может помочь повлиять на решения о лечении, например, при необходимости повысить дозу облучения. «Когда пациент получает лучевую терапию, лечение должно быть спланировано таким образом, чтобы напрямую использовать как можно больше информации об опухоли пациента», – говорит Погу. «Сегодня мы используем форму опухоли и ткани вокруг нее. Но мы также должны подумать об использовании измерений метаболизма опухоли, потому что это также влияет на успех лечения. Будущие методы лучевой терапии в идеале должны включать метаболические функции, такие как оксигенация опухоли, когда лечение планируется или проводится.”
Следующие шаги к этому будущему уже делаются. Команда Пога хочет охарактеризовать, насколько маленький регион они могут отслеживать оксигенацию, и как быстро они могут проводить измерения. «Наша цель – получить изображения кислорода с частотой видеоизображения с пространственным разрешением, которое позволяет нам видеть радиобиологически значимые узелки гипоксии в опухоли человека», – объясняет Погу.