闪光放射治疗(FLASH放疗)的最新临床研究进展

学术   2024-10-10 18:01   河南  


闪光放疗(FLASH放疗)是近年来兴起的一种放射治疗技术,其特点是以超高剂量率(>40 Gy/s)进行照射。相较于常规放疗,FLASH放疗在显著减少正常组织辐射损伤的同时,保持了对肿瘤的有效杀伤。这一现象被称为“FLASH效应”。


随着越来越多的临床前研究和初步的临床应用验证,FLASH放疗正在成为肿瘤放疗领域的热点技术。本文将重点介绍FLASH放疗的最新临床研究进展,并讨论其未来的应用前景与挑战。

图1 线粒体在闪光(FLASH)效应中的作用机制示意图

注:ROS为活性氧;Cyt-C为细胞色素C;ATP为三磷酸腺苷;TCA循环为三羧酸循环;mtDNA为线粒体内DNA;Drp1为动力相关蛋白1;mtROS为线粒体活性氧

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临床前研究


在FLASH放疗的早期研究阶段,主要采用体外细胞模型和体内动物模型进行实验。试验中常使用电子束、质子束或光子进行照射。大量研究表明,FLASH放疗不仅能有效减少由辐射引起的正常组织损伤,还能保持对肿瘤的杀伤效应。例如,Montay-Gruel等(2021年)对小鼠脑部胶质母细胞瘤的研究表明,FLASH放疗能在显著降低神经系统副作用的同时,维持肿瘤控制效果。

表1 2021年至今的闪光(FLASH)放疗临床前研究

这些临床前研究结果为FLASH放疗提供了强有力的支持。小鼠肺部、脑部等动物模型的试验中显示,FLASH放疗能够有效减少肺纤维化、神经损伤等副作用,同时依然维持对肿瘤的杀伤作用。这些结果为其向临床应用转化奠定了理论基础。

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临床研究进展


自2019年首次将FLASH放疗应用于人类治疗以来,全球范围内的临床研究逐步展开。当前的临床研究主要集中于探索FLASH放疗的可行性、安全性以及对肿瘤和正常组织的影响。以下是一些具有代表性的临床试验及其研究成果。

2019年首例人类临床治疗案例


2019年,法国的研究团队首次将FLASH放疗应用于一名75岁的T细胞皮肤淋巴瘤患者。该患者的皮肤肿瘤直径为3.5 cm,采用5.6 MeV电子束FLASH放疗,处方剂量为15 Gy,平均剂量率超过106 Gy/s。治疗后,肿瘤在10天内开始明显退缩,且仅出现轻度的红肿、水肿和上皮炎等副作用。最为重要的是,在5个月的随访中,除了照射区域的毛发减少外,患者未出现其他严重并发症,治疗效果良好。这一案例标志着FLASH放疗首次在人类患者中成功应用,验证了其潜在的临床效益,为后续临床试验提供了重要的经验与参考依据。

FAST-01临床试验


2021年,美国辛辛那提大学儿童医院质子中心启动了全球首个质子FLASH放疗的前瞻性临床试验——FAST-01。该试验招募了10名肿瘤骨转移患者,采用单次剂量为8 Gy、剂量率为40 Gy/s的质子FLASH放疗。研究的主要目的是评估质子FLASH放疗的临床工作流程的可行性,并观察放疗相关的不良反应,同时记录患者治疗部位的疼痛缓解情况。结果显示,质子FLASH放疗在提供有效疼痛缓解的同时,未显示出严重的不良反应,这表明质子FLASH放疗具有安全性和临床可行性。

这一研究成为全球首次在人体中应用质子FLASH放疗的临床试验,对FLASH放疗的进一步应用与推广具有重要意义。

FAST-02临床试验


基于FAST-01试验的成功,2022年辛辛那提大学启动了FAST-02试验,进一步评估质子FLASH放疗在不同类型肿瘤中的应用。FAST-02试验的重点是研究质子FLASH放疗在治疗胸部骨转移癌患者中的安全性和有效性。相比于FAST-01,FAST-02试验扩大了研究的患者群体与肿瘤类型,目标是评估FLASH放疗在更复杂病例中的疗效以及潜在的副作用。该试验尚在进行中,预计其结果将为质子FLASH放疗的进一步临床推广提供更多数据支持。

IMPULSE I期临床试验


瑞士洛桑大学医学院的研究团队在2022年启动了IMPULSE I期剂量递增临床试验,主要针对黑色素瘤皮肤转移患者进行FLASH放疗。该试验采用9 MeV电子束对患者进行治疗,处方剂量为22-34 Gy,主要研究目标是评估不同剂量下患者的最大耐受剂量,同时观察急性皮肤反应和肿瘤治疗效果。初步结果显示,患者的急性皮肤反应小于3级,且在12个月的随访期内未出现明显的长期副作用。

此外,肿瘤控制效果良好,进一步证实了FLASH放疗的潜在临床优势。这一试验为未来更大规模的随机对照临床试验奠定了基础。

FLASH-KNiFE联盟临床试验


2023年,瑞士洛桑大学医学院联合FLASH KNiFE联盟计划开展更多的随机对照临床试验,目标人群包括皮肤癌患者以及接受术中放疗的腹部和头颈部肿瘤患者。这些试验将进一步评估FLASH放疗在不同类型和部位肿瘤中的可行性、安全性及治疗效果。这些试验的重点是验证FLASH放疗是否能够在常规临床场景中大规模应用,并进一步探索其对不同组织的保护效应和肿瘤控制效果。

其他临床研究进展


除上述主要试验外,全球多个放疗中心也在逐步探索FLASH放疗在其他肿瘤类型中的应用。例如,质子和电子束FLASH放疗在肺癌、乳腺癌、胃肠道肿瘤等多种实体瘤中的潜在应用正逐步成为研究热点。部分研究表明,FLASH放疗能够有效减少这些肿瘤周围重要器官的放射损伤,同时保持对肿瘤的强效控制,显示出较传统放疗更广泛的临床应用前景。

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临床应用挑战


尽管FLASH放疗的临床前和早期临床研究结果令人振奋,但其大规模临床应用依然面临多个挑战。首先,FLASH放疗的剂量率设定与实时测量是其技术瓶颈之一,现有剂量测定设备在超高剂量率条件下可能会出现饱和效应,需要引入新的校正标准与更敏感的测量技术。此外,FLASH效应的生物学机制尚未完全厘清,亟需进一步的临床前模型研究,探索FLASH放疗在氧耗竭、DNA损伤修复及免疫反应等方面的确切作用机制。

放射源设备的开发和优化也是关键问题之一。不同的肿瘤部位和类型对剂量分布和穿透力的要求各不相同,因此如何优化FLASH放疗设备以满足广泛的临床需求,还需在设备设计、放射源选择和治疗流程方面进行全面优化。

来源:赵祥,王鹏,陈静聪,等. 闪光放疗免疫和代谢机制假说及临床应用研究进展.中华放射肿瘤学杂志,2024,33(09) : 870-876. DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20231223-00208

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