Náttúrufræðingurinn - 2011, Qupperneq 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