Dumni z bycia Polakami - przeczytaj nowe wydanie Kwartalnika Coopernicus!
Artykuł - zdjęcie główne
Brachyterapia – już od ponad stu lat walczy z rakiem przy użyciu promieniowania. Jak stosuje się ją dzisiaj?

Początki radioterapii

Trudno opisać wgląd w dziedzinę radiologii bez wymienienia jej twórców i współtwórców, którzy przez ostatnie 128 lat skrupulatnie rozwijali tę dyscyplinę metodą prób i błędów (1). Pierwsze przełomowe wydarzenie w historii radiologii wiąże się z samą ikoną tej dziedziny, Wilhelmem Röntgenem, fizykiem z Uniwersytetu w Würzburgu, który w 1895 roku odkrył nowe zjawisko elektromagnetyczne i nazwał je „promieniowaniem rentgenowskim” (2). Ogromny potencjał terapeutyczny promieniowania rentgenowskiego został natychmiast zauważony zarówno przez naukowców, jak i specjalistów z dziedziny medycyny, po zaobserwowaniu na własnej skórze poważnych oparzeń, uszkodzeń tkanek i stanów zapalnych spowodowanych długotrwałą ekspozycją na tę nową formę promieniowania elektromagnetycznego (3). W tamtym czasie escharotics (żrące i silnie żrące maści, stosowane miejscowo) były u szczytu popularności i często stosowane w leczeniu nowotworów skóry (4,), więc w zasadzie wszystko, co mogło spalić ludzką tkankę, przyciągało wiele uwagi i wzbudzało zainteresowanie. 

Kwestią czasu było więc przeprowadzenie pierwszych prób zastosowania promieniowania rentgenowskiego u chorych na raka i już rok później (1896) amerykański lekarz Émil H. Grubbé zmontował aparat rentgenowski i rozpoczął leczenie, choć autentyczność jego opowieści jest nadal kwestionowana (5). Niektóre źródła podają, że to francuski lekarz Victor Despeignes jako pierwszy zastosował promieniowanie rentgenowskie w leczeniu raka żołądka u pacjenta (6), choć z pewnością obaj lekarze mieli w tym swój udział. W tym samym roku Antoine Henri Becquerel, fizyk z École polytechnique w Paryżu, zainspirowany ekscytacją wokół promieniowania rentgenowskiego, odkrył spontaniczną radioaktywność podczas obserwacji soli uranu, co w tamtym czasie przypominało naturę promieniowania rentgenowskiego (choć rozpad promieniotwórczy i promieniowanie elektromagnetyczne nie były jeszcze wtedy tak dokładnie zdefiniowane) (7). 

Początki brachyterapii

Kolejne lata przyniosły również odkrycie przez Marię Skłodowską-Curie i Pierre’a Currie radioaktywnych pierwiastków chemicznych, takich jak rad i polon, co jeszcze bardziej przyspieszyło badania nad nowatorskimi metodami leczenia, które wkrótce miały zostać nazwane radioterapią. W międzyczasie tzw. „röntgenoterapia” rozkręciła się na dobre i lekarze klinicyści zaczęli stosować promieniowanie rentgenowskie w różnych schorzeniach, od usuwania niechcianych włosów lub mieszków włosowych, po leczenie nabłoniaka lub innych nowotworów złośliwych (8,9). Pomimo początkowego entuzjazmu związanego z tą nowatorską, cudowną metodą leczenia, ogólna niekonsekwencja w połączeniu z mieszanymi wynikami i opinią publiczną stopniowo przekształcającą się w niechęć do radioterapii, zmniejszyła popularność nowej metody na wiele kolejnych lat (3).

Tymczasem eksperymenty z radem trwały nadal, a po kilku przypadkowych poparzeniach skóry, spowodowanych niewłaściwym przechowywaniem fiolek z radem pod płaszczami laboratoryjnymi, pojawił się nowy pomysł – wykorzystanie nowo odkrytych radioizotopów do uzyskania podobnych efektów jak w przypadku röntgenoterapii. Ogromną zaletą badań nad leczeniem pierwiastkami promieniotwórczymi była swoboda w ich podawaniu pacjentom, co już wcześniej przebiło terapię rentgenowską, której potencjał był znacznie ograniczony ze względu na kwestie ekspozycji (10). Rozpoczęły się więc pierwsze próby, które były naprawdę oryginalne w swoich formach i kształtach: kąpiele wodne z dodatkiem radu, bezpośrednie wdychanie soli radu, szklane fiolki z pierwiastkami przyklejane do twarzy i ciał ludzi. Kreatywność w sposobach dostarczania była nieograniczona (11). Podaje się, że to sam Pierre Currie w 1901 roku zaproponował bezpośrednie wprowadzenie soli radioaktywnych do ciała ludzi i ukierunkowanie na obszar guza jako sposób skutecznego leczenia (12). 

Ponadto dwa lata później Alexander Graham Bell, twórca pierwszego telefonu, również zasugerował podobne podejście, które oczywiście zostało wykonane i wielokrotnie wypróbowane z sukcesami, po czym nastąpiło wiele udanych prezentacji (12,13). I te właśnie momenty w historii uważa się za narodziny brachyterapii, metody bezpiecznego wprowadzania materiału radioaktywnego do ciała ludzkiego w obszar objęty tkanką nowotworową ulegającą złośliwej transformacji w raka.

Brachyterapia dziś 

Brachyterapia jest wciąż realnym sposobem leczenia nowotworów, pomimo ponad stuletniej historii jej rozwoju i praktyki klinicznej od czasu pierwszych eksperymentów z solą radu. Szacuje się, że cały rynek brachyterapii osiągnie wkrótce ponad 2 mld USD wartości przy znacznej rocznej stopie wzrostu (8%) (14). Mimo, że nie jest to jedyny sposób leczenia nowotworów drogą radiologiczną, to nadal stanowi ogromną gałąź współczesnej onkologii (15). Obecnie, po kilku przekształceniach i unowocześnieniach samej techniki, od lat 80. XX wieku za aktualną uznaje się brachyterapię niskodawkową (LDR) (16). Chociaż stosuje się również brachyterapię wysokodawkową (HDR), gdzie wykorzystuje się silniejsze radioizotopy (np. iryd-192 lub kobalt-60) (16). 

Brachyterapia jest bezpieczna i efektywna kosztowo, jest wysoko ceniona przez lekarzy zwłaszcza w leczeniu raka prostaty i jelita grubego, gdyż zaletą jest tu miejscowa dostępność tych jednostek nowotworowych do leczenia i bezpieczne metody podawania. Ponadto statystycznie oba te nowotwory zaliczane są do często występujących, stanowiąc odpowiednio 10,7% i 7,8% wszystkich nowych zachorowań na nowotwory ogółem wg WCRF (17). 

Pomimo imponujących statystyk, brachyterapia jak wszystko, nie jest doskonała i ma swoje wady. Zarówno iteracje HDR jak i LDR mogą być stosowane samodzielnie lub w połączeniu z innymi zabiegami, mimo to wciąż pojawiają się doniesienia o ostrych i długotrwałych efektach ubocznych, które mogą się różnić w zależności od typu (HDR lub LDR) i rodzaju jednostki nowotworowej. Dodatkowo ryzyko narażenia członków rodziny lub krewnych na ekspozycję na promieniowanie po leczeniu stanowi także zagrożenie dla ich bezpieczeństwa, chociaż w przypadku stosowania czasowego ryzyko to jest bliskie minimalnemu (18).

W porównaniu z bezpośrednią radioterapią wiązką zewnętrzną (EBRT), gdzie silne fale promieniowania jonizującego dostarczane są do miejsca guza, brachyterapia jest bardziej ukierunkowana na masę guza i nie oddziałuje w takim stopniu na sąsiednie zdrowe komórki, zachowując jednocześnie podobną skuteczność leczenia (19). 

Brachyterapia zdecydowanie traci jako metoda, gdy nowotwór daje przerzuty z miejsca pierwotnego guza i zaczyna rozwijać wtórne nowotwory złośliwe w organizmie. Naprawdę osłabia to skuteczność leczenia, chociaż podejmowane są nowe próby, aby to przezwyciężyć (20). Pomimo tego wszystkiego i niektórych doniesień sugerujących upadek brachyterapii jako metody z wyboru w leczeniu nowotworów, obecny postęp technik obrazowania (takich jak rezonans magnetyczny (MRI) i tomografia komputerowa (CT) czy techniki radiotrakcyjne) (21) bezpośrednio wspiera terapie oparte na obrazowaniu, do których należy również brachyterapia. 

Przyszłość brachyterapii 

Nie tylko technologiczne aspekty obrazowania powinny być ulepszane, ale również zasady rządzące stuletnią metodą brachyterapii nadal zasługują na wysokie miejsce na listach finansowania badań. Obecnie, najnowsze podejście medycyny spersonalizowanej zwane teranostyką, łączące słowa terapia i diagnostyka (22), wykorzystuje podobne radioizotopy jak brachyterapia, często stosowane w medycynie nuklearnej jako radiotraktory do obrazowania rentgenowskiego, obecnie wykorzystywane również w leczeniu. Różne leki, w postaci przeciwciał, peptydów, cukrów lub czynników chelatujących, sprzężonych z emiterami promieniowania gamma dla radiotrakcji, są obecnie używane zarówno jako sposoby lokalizacji przerzutów, pierwotnych miejsc nowotworu, jak i dostarczania substancji czynnej do jednostki nowotworowej, która później może wykorzystać brachyterapię do leczenia wspomagającego (23). Kto wie, może brachyterapia ma przed sobą kolejne sto lat rozwoju i praktyki ratowania ludzkiego życia?

Adnotacja od redakcji: Przyszłość brachyterapii w Polsce wydaje się obiecująca, zwłaszcza w kontekście rozwoju medycyny spersonalizowanej i zastosowania radiotraktorów do celów diagnostyczno-terapeutycznych. Istnieje potencjał dla dalszych innowacji w tej dziedzinie, co może pozwolić brachyterapii na dalszy rozwój i doskonalenie jako skutecznej metody leczenia nowotworów.

Bibliografia:

  1. Scatliff JH, Morris PJ. From Roentgen to magnetic resonance imaging: the history of medical imaging. N C Med J. 2014 Mar-Apr;75(2):111-3.
  2. Berger M, Yang Q, Maier A. X-ray Imaging. 2018 Aug 3. In: Maier A, Steidl S, Christlein V, et al., editors. Medical Imaging Systems: An Introductory Guide [Internet]. Cham (CH): Springer; 2018. Chapter 7. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546155/ doi: 10.1007/978-3-319-96520-8_7
  3. MacKee, George Miller (1921). X-rays and radium in the treatment of diseases of the skin. Lea & Febiger.
  4. Doyle C, D’Arcy C, Ryan A. Escharotic agents: a Victorian remedy in the 21st century. Clin Exp Dermatol. 2022 May;47(5):1006-1009. doi: 10.1111/ced.15072. Epub 2022 Jan 25. Erratum in: Clin Exp Dermatol. 2022 Dec;47(12):2348. PMID: 35078263.
  5. News of Science. Science. 1957 Jan 4;125(3236):18-22. doi: 10.1126/science.125.3236.18. PMID: 17835363.
  6. Despeignes, Victor. Observation concernant un cas de cancer de l’estomac traité par les rayons Röntgen. Lyon Médical: Gazette Médicale et Journal de Médecine Réunis (in French): 503–506.
  7. Jönsson BA. Henri Becquerel’s discovery of radioactivity – 125 years later. Phys Med. 2021 Jul;87:144-146. doi: 10.1016/j.ejmp.2021.03.032. Epub 2021 May 5. PMID: 33962859.
  8. Pusey, Wm. Allen (1900). Roentgen rays in the treatment of skin diseases and for the removal of hair. Journal of Cutaneous Diseases Including Syphilis. 18: 302–318.
  9. PIZON P. Les origines de la roentgenthérapie en France, 1896-1904 [The origins of roentgenotherapy in France, 1896-1904]. Presse Med (1893). 1953 Feb 25;61(13):282-4. Undetermined Language. PMID: 13055794.
  10. Knox, Robert (1918). Radiography and Radio-therapeutics: Radio-therapeutics.
  11. Metzenbaum, Myron (1905). Radium: Its value in the treatment of lupus, rodent ulcer, and epithelioma, with reports of cases. International Clinics. 4:14: 21–31.
  12. Gupta VK. (1995). Brachytherapy – past, present and future. Journal of Medical Physics20: 31–38.
  13. Glicksman AS. Radiobiologic basis of brachytherapy. Semin Oncol Nurs. 1987 Feb;3(1):3-6. doi: 10.1016/s0749-2081(87)80078-5. PMID: 3645696.
  14. https://www.prlog.org/12390829-brachytherapy-market-recovery-to-reach-us-2-4-billion.html
  15. Skowronek J. Current status of brachytherapy in cancer treatment – short overview. J Contemp Brachytherapy. 2017 Dec;9(6):581-589. doi: 10.5114/jcb.2017.72607. Epub 2017 Dec 30. PMID: 29441104; PMCID: PMC5808003.
  16. Gray C, Campbell K. High Dose Rate Brachytherapy versus Low Dose Rate Brachytherapy for the Treatment of Prostate Cancer: A Review of Clinical Effectiveness and Cost-Effectiveness [Internet]. Ottawa (ON): Canadian Agency for Drugs and Technologies in Health; 2019 Feb 14. 
  17. https://www.wcrf.org/cancer-trends/worldwide-cancer-data/
  18. Michalski J, Mutic S, Eichling J, Ahmed SN. Radiation exposure to family and household members after prostate brachytherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2003 Jul 1;56(3):764-8. doi: 10.1016/s0360-3016(03)00002-6. PMID: 12788183.
  19. Moll M, Renner A, Kirisits C, Paschen C, Zaharie A, Goldner G. Comparison of EBRT and I-125 seed brachytherapy concerning outcome in intermediate-risk prostate cancer. Strahlenther Onkol. 2021 Nov;197(11):986-992. doi: 10.1007/s00066-021-01815-z. Epub 2021 Aug 5. PMID: 34351453; PMCID: PMC8547207.
  20. Walter F, Rottler M, Nierer L, Landry G, Well J, Rogowski P, Mohnike K, Seidensticker M, Ricke J, Belka C, Corradini S. Interstitial High-Dose-Rate Brachytherapy of Liver Metastases in Oligometastatic Patients. Cancers (Basel). 2021 Dec 13;13(24):6250. doi: 10.3390/cancers13246250. PMID: 34944869; PMCID: PMC8699459.
  21. Mayerhoefer ME, Prosch H, Beer L, Tamandl D, Beyer T, Hoeller C, Berzaczy D, Raderer M, Preusser M, Hochmair M, Kiesewetter B, Scheuba C, Ba-Ssalamah A, Karanikas G, Kesselbacher J, Prager G, Dieckmann K, Polterauer S, Weber M, Rausch I, Brauner B, Eidherr H, Wadsak W, Haug AR. PET/MRI versus PET/CT in oncology: a prospective single-center study of 330 examinations focusing on implications for patient management and cost considerations. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2020 Jan;47(1):51-60. doi: 10.1007/s00259-019-04452-y. Epub 2019 Aug 13. PMID: 31410538; PMCID: PMC6885019.
  22. Jeelani S, Reddy RC, Maheswaran T, Asokan GS, Dany A, Anand B. Theranostics: A treasured tailor for tomorrow. J Pharm Bioallied Sci. 2014 Jul;6(Suppl 1):S6-8. doi: 10.4103/0975-7406.137249. PMID: 25210387; PMCID: PMC4157283.
  23. Lyu M, Chen M, Liu L, Zhu D, Wu X, Li Y, Rao L, Bao Z. A platelet-mimicking theranostic platform for cancer interstitial brachytherapy. Theranostics. 2021 Jun 4;11(15):7589-7599. doi: 10.7150/thno.61259. PMID: 34158868; PMCID: PMC8210607.
Aleksander Nowak
Bio:

Absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej, obecnie pracownik naukowy Kliniki Radiologii i Medycyny Nuklearnej na Uniwersytecie Ottona von Guerickego w Magdeburgu.  W badaniach skupia się na molekularnych szlakach sygnalizacji komórkowej stanów zapalnych w chorobach przewlekłych i nowotworowych.

Napisany przez:

Aleksander Nowak

Dodaj komentarz