Tiskane izdaje
S temi vprašanji, ki so ključna pri načrtovanju in izbiri načina zdravljenja raka z obsevanjem, se je na raziskovalnem inštitutu GSI v Darmstadtu ukvarjal slovenski fizik dr. Kristjan Anderle in za odlično doktorsko nalogo prejel nagrado Christopha Schmelzerja »za napredek v ionski terapiji«.
Dr. Anderle je po študiju na ljubljanski fakulteti za matematiko in fiziko dobro leto na Inštitutu Jožef Stefan (IJS) raziskoval magnetne pojave v superprevodnikih. Leta 2013 je odšel v Nemčijo.
GSI, Helmholtzev center za raziskave težkih ionov, je veliko znanstveno središče s pospeševalnikom premera 18 metrov, kjer so med drugim odkrili več novih kemijskih elementov. Približno 1400 zaposlenih dela na različnih odsekih, na odseku za biofiziko pa so v devetdesetih razvili pilotni projekt za zdravljenje raka z ogljikovimi ioni; ion je električno nabit delec, ki nastane, če atom odda ali sprejme enega ali več elektronov.
Uporabo ionov, pridobljenih v pospeševalnikih, ciklotronih ali sinhrotronih, za zdravljenje z obsevanjem so začeli raziskovati v petdesetih letih. V devetdesetih sta v Evropi potekala dva pilotna projekta, eden na inštitutu PSI v Zürichu, kjer so obsevali s protoni, in drugi na GSI, z ogljikovimi ioni. Oba projekta sta bila zelo uspešna in v zadnjih desetih letih smo priča veliki rasti centrov z ionskim obsevanjem po svetu.
Pogovor za službo po skypu
Presenetljivo hitro so se našemu mlademu fiziku pokazale odlične možnosti za delo na raziskovalnem inštitutu GSI, kjer so v tem času že sredi obsežnih načrtov za širitev. Med drugim bodo pridobili zmogljiv pospeševalnik premera 100 metrov, sedanji pa bo predpospeševalnik za ione. Tako se bodo izboljšale tudi možnosti za nadaljnje raziskovanje zdravljenja raka z ionskim obsevanjem.
Prav to pa je področje, ki je pri sogovorniku vzbudilo živo zanimanje že pred leti, ko je na nekem strokovnem dogodku v Strasbourgu poslušal predavanje dr. Christopha Berta, takrat na GSI vodje oddelka za premikajoče se tarče, ki je razlagal o ionski terapiji in kako je mogoče ione iz pospeševalnika uporabiti za zdravljenje raka.
»Že takrat sem se navdušil nad idejo, da iz tako globoke fizike, kot so ioni in pospeševalnik, lahko dobimo nekaj tako uporabnega, kot je zdravljenje raka. Tako sem poleti leta 2012 poslal elektronsko pismo dr. Bertu, mu omenil, da se mi zdi tema zelo zanimiva, in ga vprašal za možnosti doktorskega študija pri njih. Zelo hitro sem dobil pozitiven odgovor in predlog, da se o podrobnostih pogovorimo po skypu. Pogovor se je kaj hitro zaključil z vprašanjem, kdaj bi rad začel ...
Nato se je vse dogajalo tako hitro, da sva z ženo, magistrico ekonomije, komaj usklajevala 'moje sanje o raziskovanju' in njene prvotne pomisleke o tem, kakšne bodo možnosti zaposlitve v tujem okolju. Ko sva prišla v Darmstadt, smo se z dr. Bertom in njegovim naslednikom, dr. Christianom Graeffom, ob kavi pogovorili le še o zadnjih podrobnostih glede mojega raziskovalnega dela. V istem času pa se je ob naključnem srečanju s takratnim direktorjem inštituta izkazalo, da pri njih potrebujejo tudi magistre ekonomije. Februarja 2013 sem začel raziskovati na GSI, žena Vanja pa se je na istem inštitutu zaposlila aprila. Najprej sva živela v inštitutskih sobah za gostujoče sodelavce, čez čas sva našla stanovanje v Darmstadtu in se ustalila v Nemčiji.«
Večkratno ali le enkratno obsevanje?
Sogovornik pojasnjuje, da je bila izbrana tema za doktorsko raziskovanje rezultat sodelovanja inštituta GSI in Champalimaudovega centra iz Lizbone. V tej biomedicinski ustanovi imajo zelo napredno tehnologijo za obsevanje s klasično radioterapijo, torej z žarki X, in večinoma bolnike obsevajo le po enkrat. »To je zelo drugače od običajne prakse, kjer se obsevanje praviloma razdeli na kakšnih 20 do 30 frakcij. Pri takem načinu si lahko zdravo tkivo hitreje opomore od radioterapije, medtem ko rakasto nima tako dobrih regenativnih sposobnosti in se uniči,« pojasnjuje Anderle.
»Tehnologija je v zadnjih letih močno napredovala, zato lahko obsevanje zelo dobro oblikujemo glede na obliko tumorja. Poznamo tudi občutljivost zdravega tkiva, torej, koliko sevanja lahko prejme. Tako so na več centrih začeli zdraviti z metodo enkratnega stereotaktičnega obsevanja, na kratko SBRT, in rezultati so zelo spodbudni. Z mojim doktoratom smo želeli ugotoviti, ali je mogoče z ogljikovimi ioni prav tako obsevati paciente le z enkratnim postopkom. Torej, da bo rakasto tkivo dobilo ustrezno dozo in da zdravo tkivo ne bo preveč obsevano. Tako smo raziskovali, kakšna bi bila možnost za tovrstno zdravljenje pri bolnikih s pljučnim rakom.«
Pri tem pa je treba poudariti, dodaja, da ima zdaj znani način obsevanja z ogljikovimi ioni pri premikajočih se tumorjih, ki se med dihanjem gibljejo skupaj z organi, neko pomanjkljivost. Medtem ko je klasična radioterapija robustna glede na premikanje, je ionska zaradi natančnosti zelo občutljiva za spremembe. »Tako je bilo treba raziskati, ali lahko dovolj dobro preprečimo vpliv gibanja tumorjev, da bi bolnike s pljučnim rakom varno in učinkovito obsevali le v enkratnem postopku.«
Simulacije v prid
»Sodeč po opravljenih simulacijah bi ionska terapija 'dostavila' enako dozo v rakasto tkivo, medtem ko bi močno zmanjšala obsevanje zdravega tkiva. Obsevanje srca, na primer, bi se pri nekaterih napredovalih vrstah raka z uporabo ionske terapije zmanjšalo za desetkrat,« razlaga sogovornik.
Glavno vodilo pri zdravljenju z ionsko terapijo je kompenzirati premikanje tumorja. »Za to so trije načini, ponovno nanašanje, omejevanje in sledenje. Pri ponovnem nanašanju, ki sem ga večinoma uporabil pri simulacijah v doktoratu, odmerek sevanja razdelimo na več nanosov. Tako se porazdeli čez vse pozicije tumorja in na koncu je tumor v celoti obsevan. Slabost tega načina je, da je poleg tumorja obsevano tudi zdravo tkivo. Pri tehniki omejevanja čakamo, da je tumor samo v določenih pozicijah, in samo takrat dovolimo žarku, da ga obseva. Ta metoda lahko zelo podaljša obsevanje. Tretji način, sledenje, pri katerem žarek sledi premikanju tumorja, je najbolj prijazen do pacienta, vendar je tehnično najbolj zahteven in najbolj oddaljen od dejanske klinične uporabe.«
Nad tumor pasivno
S tem pristopom so najdlje na Japonskem, v evropskem prostoru se po sogovornikovih besedah uvaja počasneje. So pa v Heidelbergu pred leti »poskusili z obsevanjem tumorjev v jetrih s pozitivnimi rezultati«.
Varovanje zdravega tkiva
Ob vseh dosedanjih prizadevanjih strokovnjakov, da bi z natančnim načrtovanjem obsevanja čim bolj zanesljivo merili samo v tumor in varovali zdravo tkivo, ostaja dejstvo, da klasična radioterapija lahko uniči dedni material rakastih celic le z visokoenergijskimi žarki X, ki v snovi puščajo dozo približno po eksponentnem razpadu. To po razlagi sogovornika pomeni, da mora za 100-odstotno dozo v tumorju imeti žarek na začetku telesa 200-odstotno dozo. Precej obsevanja je tako deležno tudi zdravo tkivo. V praksi se dodatna doza zmanjša tako, da jo porazdelijo po več kotih, vendar skupna doza ostane.
»V nasprotju z žarki X so ioni delci z maso in nabojem in se v snovi obnašajo popolnoma drugače. Dozo v tkivu pustijo v posebni obliki, imenovani Braggova krivulja, kjer vrh krivulje dobi največjo dozo. Braggov vrh lahko uravnavamo z energijo iona in tako dosežemo, da sovpada s položajem tumorja. Zdravo tkivo bo prejelo veliko manj neželenega sevanja z ioni kot z žarki X.«
Ionska terapija, pravi dr. Anderle, je primerna za enake vrste tumorjev, kot se zdravijo z radioterapijo. Zaradi manjšega odmerka, ki ga dobi zdravo tkivo, bi lahko imelo obsevanje z ioni pomembno prednost predvsem pri otrocih oziroma mlajših bolnikih ter pri bolnikih z bolj odpornimi tumorji, saj ogljikovi ioni uspešneje uničijo take tumorje kot žarki X. Dokler pa v klinični praksi ne bo zadovoljivo rešen problem premikajočih se tarč, bo obsevanje z ogljikovimi ioni verjetno omejeno predvsem na statične tumorje, na primer v predelu glave in vratu ter na prostati.
