РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛЭШ-ОБЛУЧЕНИЯ МЫШЕЙ in vivo ПРОТОНАМИ ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано действие высокоэнергетического (660 МэВ) протонного облучения на ускорителе фазотрон во флэш-режиме (80 Гр/с) по сравнению со стандартной мощностью протонного воздействия 3.0 Гр/мин. При облучении в двух режимах в дозах 1.0 и 1.5 Гр оценивали индукцию цитогенетических повреждений в клетках костного мозга и состояние лимфоидных органов (тимус и селезенка), в дозах 7.0 и 8.0 Гр анализировали выживаемость при тотальном облучении мышей in vivo, а в дозах 40 и 60 Гр определяли скорость роста модельной опухоли при облучении ex vivo. Показано, что облучение животных во флэш-режиме в дозе 1.5 Гр защищает пролиферативную активность селезенки, а также приводит к снижению цитогенетических повреждений в эритроцитах костного мозга по микроядерному тесту по сравнению со стандартным режимом облучения в дозе 1.5 Гр, т.е. наблюдается более мягкое воздействие дозы флэш-режима. Однако облучение мышей во флэш-режиме в больших дозах (7.0 и 8.0 Гр) приводит к более ранней гибели животных по сравнению со стандартным режимом облучения. Только после флэш-облучения суспензии асцитной карциномы Эрлиха в дозе 40 Гр был сформирован опухолевый узел с дальнейшим ростом, во всех остальных группах опухоль не сформировалась.

Об авторах

А. Е Шемяков

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; Физико-технический центр Физического института РАН

Email: alshemyakov@yandex.ru
Пущино, Россия; Протвино, Россия

А. Р Дюкина

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Пущино, Россия

С. И Заичкина

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Пущино, Россия

А. В Агапов

Объединенный институт ядерных исследований

Дубна, Россия

Г. В Мицын

Объединенный институт ядерных исследований

Дубна, Россия

К. Н Шипулин

Объединенный институт ядерных исследований

Дубна, Россия

Список литературы

  1. Diffenderfer E., Verginadis I., Kim M., Shoniyozov K., Velalopoulou A., Goia D., Putt M., Hagan S., Avery S., Teo K., Zou W., Lin A., Swisher-McClure S., Koch C., Kennedy A. R., Minn A., Maity A., Busch T. M., Dong L., Koumenis C., Metz J., and Cengel K. A. Design, implementation, and in vivo validation of a novel proton flash radiation therapy system. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 106 (2), 440–448 (2020). doi: 10.1016/j.ijrobp.2019.10.049
  2. Favaudon V., Caplier L., Monceau V., Pouzoulet F., Sayarath M., Fouillade C., Poupon M. F., Brito I., Hupe P., Bourhis J., Hall J., Fontaine J. J., and Vozenin M. C. Ultrahigh dose-rate FLASH irradiation increases the differential response between normal and tumor tissue in mice. Sci. Transl. Med., 6 (245), 245ra93 (2014). doi: 10.1126/scitranslmed.3008973
  3. Soto L., Casey K., Wang J., Blaney A., Manjappa R., Breitkreutz D., Skinner L., Dutt S., Ko R., Bush K., Yu A., Melemenidis S., Strober S., Englemann E., Maxim P., Graves E., and Loo B. FLASH irradiation results in reduced severe skin toxicity compared to conventionaldose-rate irradiation. Radiat. Res., 194 (6), 618–624 (2020). doi: 10.1667/RADE-20-00090
  4. Spitz D., Buettner G., Petronek M., St-Aubin J., Flynn R., Waldron T., and Limoli C. An integrated physico-chemical approach for explaining the differential impact of FLASH versus conventional dose rate irradiation on cancer and normal tissue responses. Radiother. Oncol., 139, 23–27 (2019). doi: 10.1016/j.radonc.2019.03.028
  5. Simmons D., Lartey F., Schuler E., Rafat M., King G., Kim A., Ko R., Semaan S., Gonzalez S., Jenkins M., Pradhan P., Shih Z., Wang J., von Eyben R., Graves E., Maxim P., Longo F., and Loo B. Jr. Reduced cognitive deficits after FLASH irradiation of whole mouse brain are associated with less hippocampal dendritic spine loss and neuroinflammation. Radiother. Oncol., 139, 4–10 (2019). doi: 10.1016/j.radonc.2019.06.006
  6. Rama N., Saha T., Shukla S., Goda C., Milewski D., Mascia A., Vatner R., Sengupta D., Katsis A., Abel E., Girdhani S., Miyazaki M., Rodriguez A., Ku A., Dua R., Parry R., and Kalin T. Improved tumor control through t-cell infiltration modulated by ultra-high dose rate proton flash using a clinical pencil beam scanning proton system. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 105, S164–S165 (2019). doi: 10.1016/j.ijrobp.2019.06.187
  7. Агапов А. В., Грицкова Е. А., Густов С. А., Мицын Г. В., Молоканов А. Г., Хасенова И., Швидкий С. В. и Шипулин К. Н. Формирование высокоинтенсивного пучка протонов для исследования флэш-эффекта в лучевой терапии. Медицинская физика, 4, 29–39 (2023). doi: 10.52775/1810-200X-2023-100-4-29-39
  8. Директива 2010/63/eu Европейского парламента и Совета Европейского союза. URL.: https://ruslasa.ru/wp-content/uploads/2017/06/Directive_201063_rus.pdf (дата обращения: 12.03.2024 г.).
  9. Krupina K., Goginashvili A., and Cleveland D. Causes and consequences of micronuclei. Curr. Opin. Cell Biol., 70, 91–99 (2021). doi: 10.1016/j.ceb.2021.01.004.
  10. Hayashi M. The micronucleus test – most widely used in vivo genotoxicity test. Genes and Environ., 38, 18 (2016). doi: 10.1186/s41021-016-0044-x
  11. Балакин В., Розанова О., Смирнова Е., Белякова Т., Стрельникова Н., Смирнов А. и Шемяков А. Индукция роста солидной формы асцитной карциномы эрлиха у мышей после облучения протонами опухолевых клеток ex vivo. Докл. РАН. Науки о жизни. 511 (1), 360–364 (2023). doi: 10.31857/S2686738923600152
  12. Балакин В., Розанова О., Смирнова Е., Белякова Т., Шемяков А., Заичкина С., Сорокина С. и Дюкина А. Действие низких и средних доз тонкого сканирующего пучка протонов на органы кроветворения при тотальном облучении мышей. Докл. РАН. Науки о жизни. 494 (1), 458–462 (2020). doi: 10.31857/S2686738920050042.
  13. Lin B., Gao F., Yang Y., Wu D., Zhang Y., Feng G., Dai T., and Du X. FLASH radiotherapy: history and future. Front. Oncol., 11, 644400 (2021). doi: 10.3389/fonc.2021.644400.
  14. Hughes J. and Parsons J. FLASH radiotherapy: current knowledge and future insights using proton-beam therapy. Int. J. Mol. Sci., 21, 6492 (2020). doi: 10.3390/ijms21186492.
  15. Beyreuther E., Brand M., Hans S., Hideghety K., Karsch L., Lebmann E., Schurer M., Szabo E., and Pawelke J. Feasibility of proton FLASH effect tested by zebrafish embryo irradiation. Radiother. Oncol., 139, 46–50 (2019). doi: 10.1016/j.radonc.2019.06.024.
  16. Zhang Q., Cascio E., Li C., Yang Q., Gerweck L., Huang P., Gottschalk B., Flanz J., and Schuemann J. FLASH investigations using protons: design of delivery system, preclinical setup and confirmation of FLASH effect with protons in animal systems. Radiat. Res., 194 (6), 656–664 (2020). doi: 10.1667/RADE-20-00068.1.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024