Náttúrufræðingurinn

Årgang

Náttúrufræðingurinn - 2011, Side 44

Náttúrufræðingurinn - 2011, Side 44
Náttúrufræðingurinn 96 geislaskammtinum á æxlið og hlífa heilbrigðum vef utan þess. Þennan eiginleika hafa læknavísindin nú þegar nýtt sér til þess að geisla æxli á meira dýpi og með meiri nákvæmni en mögulegt er með rafeindum og ljóseindum. Breidd Bragg-toppsins minnkar með auk- inni þyngd jónanna í geislanum og þekur oft minna svæði en sem svarar stærð æxlisins sem geisla á. Aðferðir sem breikka Bragg-topp þungra jóna hafa verið þróaðar svo heilt æxli fái hámarksskammt geislunar. Þá hefur m.a. verið notast við gárusíur (e. ripple og ridge filter)73 sem breyta orku geislaeindanna og mynda þá Bragg-topp á mismun- andi dýpi. Sú orka sem heilbrigður vefur gleypir á leið geislans til æxlisins eykst þó töluvert við þessa meðferð (5. mynd). Í ljósi þess hefur verið rætt hvort þyngri eða léttari jónir gefi betri áhrif í geislameð- ferðum. Wilkens o.fl. hafa nú sýnt fram á að kolefnisgeislar hafa ekki yfirburðakosti fram yfir róteinda- geisla, því gleyptur skammtur í vef hækkar meira hjá kolefnisgeisla við breikkun Bragg-toppsins (e. Spread- Out Bragg Peak, SOBP) en hjá rót- eindageisla.74 Margar mismunandi aðferðir til geislameðferðar eru enn í þróun, en allar stefna þær að sama marki: að drepa æxlisvef og hlífa heilbrigðum vef. Þær hafa fæstar verið teknar í notkun enn, en sumar þeirra lofa góðu. Örflögur sem innihalda geislavirka kjarna,75 nanókristallar af mismunandi málmum76,77 og sílíkötum78 og önnur efni sem auka áhrif geislunar79,80,81 hafa verið hönnuð til að nálgast æxlin að innan og geisla þannig einungis æxlisvef en ekki heilbrigðan vef umhverfis æxlið. Cooks o.fl. þróuðu aðferð þar sem örflögum, þöktum radíum-224, er komið fyrir í lungnaæxli.75,82 Radíum gefur frá sér α-eind og myndar þá radon-220 sem kjarna- klofnar í pólon-216 og að lokum í blý-212; við það myndast einnig α-eindir. Þessi efni sveima frá örflög- unni og mynda þannig lítið svæði (u.þ.b. 5–6 mm) með háum geisla- skammti α-einda. Stuttur helming- unartími geislavirku samsætanna kemur í veg fyrir geislun utan æxlisins við sveim örflaganna. Þetta er dæmi um aðferð sem nýtir sér geislavirkar samsætur sem komið er fyrir inni í æxlinu. Aðrar aðferðir nýta sér sameindir sem gleypa upphafsgeislann vel og mynda stakeindir. Þannig auka þær áhrif geislunarinnar þar sem þær eru staðsettar og gefa möguleika á lægri geislaskömmtum.81,83 Stærri sam- eindir, eða kristallar og nanóbygg- ingar, hafa einnig verið notaðar með háorkugeislun. Þróun efna og stórsameinda til geislaaukningar á æxlissvæðum byggist í grundvall- aratriðum á gleypni og ljómunareig- inleikum efnanna, uppsogi þeirra í krabbameinsfrumur miðað við heilbrigðar frumur og staðsetningu þeirra í frumum. Gull-nanóeindir (e. Gold Nano Particles, GNP)76,77,84, sem eru smærri en 100 nm í þvermál, komast í gegnum frumuveggi og safnast frekar upp í krabbameins- frumum en öðrum frumum.85 Þar að auki laðast þær sérstaklega að DNA- sameindunum í lausn. Ástæðan fyrir þessum eiginleikum GNP er þó ekki enn þekkt. Þegar geislað er með DNA-GNP blöndu fjölgar tvístrendingsbrotum erfðaefnisins, en þó mismikið eftir hlutfalli DNA og GNP í sýninu. Sem dæmi má nefna að þegar sýni er geislað með 60 keV-rafeindum fjölgar tví- strendingsbrotum hjá DNA 1,5-falt þegar GNP:DNA hlutfallið er 1:1 í sýninu86, og u.þ.b. 7,5-falt þegar GNP og cis-Platin eru saman í sýn- inu með DNA í hlutföllunum 2:1:1 (cis-platin:GNP:DNA) miðað við hreint DNA-sýni. Þessi aukning er talin stafa af fjölda lágorkurafeinda sem myndast þegar gulleindirnar gleypa háorkugeislunina.77 Þessar lágorkurafeindir hafa hreyfiorku ≤ 200 eV, sem þýðir að þær geta dreifst allt að 10 nm umhverfis nanókristallana og víxlverkað við DNA-strendinga innan þess svæðis. Í þessum tilraunum er þó notað mun meira af GNP en heimilt er í krabbameinsmeðferð á fólki, og því þarf að finna leið til þess að auka áhrif gulleindanna.87 Síðast en ekki síst hefur innrautt ljós gefið nýja sýn á geislameð- ferðir. Mannslíkaminn hefur lágan gleypnistuðul gagnvart innrauðu ljósi frá 700 til 1100 nm (við 808 nm er gleypnin lægst78,88), og lífsam- eindir verða því fyrir litlum áhrifum af þeim bylgjulengdum. Sílíköt og vissar kolefnisnanóbyggingar gleypa þessa bylgjulengd hins vegar mjög vel og hitna mikið við það. Þannig má hita krabbameinsfrumur, sem innihalda gullhúðað silíkon (nanóskeljar),89 holótta silíkonkrist- alla (e. porous silicon, PSi)78,90 eða kolefnisnanótúpur (e. single-wall carbon nanotubes, SWCNTs)91, upp fyrir lífsmörk frumnanna. Besti ávinningur sem hefur náðst var hitun úr 23°C upp í 74°C eftir einungis 20 mín. geislun með inn- rauðum geislum, á meðan viðmið- unarsýnið, sem innihélt ekki nanó- eindir, hitnaði einungis upp í 39°C við sömu geislun. Lee o.fl. geisluðu þannig frumur með innrauðu ljósi. Þeirra niðurstöður leiddu í ljós að 95,4% frumnanna sem innihéldu PSi dóu eftir 20 mínútna geislameðferð, en einungis 3,5% frumnanna sem innihéldu ekki PSi dóu við sömu aðstæður.78 Hættumark hitastigs fyrir frumur er um 42°C, þannig að vefur sem inniheldur ekki silíkon- nanóskeljar eða kristalla verður ekki fyrir skaða. Framangreindar aðferðir eru þrjár af mörgum aðferðum í þróun sem vinna eiga á krabbameinsæxlum með sem minnstum áhrifum á heil- brigðan vef umhverfis æxlið. Nýjar lækningaaðferðir þurfa þó stranga prófun og mjög ítarlegar rannsóknir áður en þær eru hagnýttar fyrir almenning. Margir rannsóknar- hópar í ýmsum greinum vísinda, allt frá stærðfræði til vistfræði, vinna að því markmiði að skilja betur áhrif geislunar á DNA og frumur, virkni krabbameins og stökkbreytinga og að lokum þróun nýrra geislameð- ferða. 81_2#profork070711.indd 96 7/8/11 7:42:01 AM

x

Náttúrufræðingurinn

Direkte link

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.