Skyter på svulster med atomkjerner

I protonterapi blir kreftceller beskutt med atomkjerner i en hastighet på nesten 300 000 kilometer i timen. Et enda kraftigere slagvåpen er karbonatomer.

PRESISJON: Med protonterapi kan man bestråle svulster som ligger bare noen millimeter fra kritiske organer. Foto: The National Association for Proton Therapy/USA.

Hele poenget med både strålebehandling og protonterapi er å ødelegge DNA-molekylene i kreftcellene. I begge metodene må strålen passere friskt vev før den treffer svulsten. Forskjellene er likevel store.

Ved tradisjonell strålebehandling sendes røntgen eller gammastråler, som er stråling med meget høy energi, mot svulsten. Underveis brenner strålen mer av det friske vevet enn av selve svulsten. Dessuten fortsetter strålen gjennom vevet på baksiden av svulsten. For å redusere stråledosen på det friske vevet, beskytes svulsten fra forskjellige retninger.

Avgrenset stråling

I protonbehandling blir protoner skutt inn mot svulsten. Protoner er hydrogenatomer strippet for elektroner. Nesten hele dosen avsettes i ett punkt. Dette punktet kalles Bragg-toppen . Energien til protonene bestemmer hvor denne Bragg-toppen skal ligge. Ved å øke energien på protonene, kan Bragg-toppen legges dypere inn i pasienten.

– Med protonterapi er presisjonen større, og dosen blir avsatt over et mer avgrenset område. Ettersom behandlingen nesten ikke avgir doser bak Braggtoppen, kan man foreta bestrålinger av svulster som ligger bare noen millimeter fra kritiske organer. I praksis medfører dette at en svært liten dose avsettes i omliggende vev og at behandlingen i større grad kan skreddersys den enkelte svulsten, påpeker professor Dag Rune Olsen .

For større svulster må fysikerne beregne ulike energier på protonstrålen, for at hele svulsten skal dekkes.

Knuser DNA

Ideen med strålebehandling er at kreftcellene drepes ved å påføre DNA-molekylet så store skader at cellen ikke deler seg ytterligere. Strålene treffer i liten grad DNA-molekylet direkte. Sannsynligheten er langt større for at strålen treffer vannmolekyler. Men strålingen er likevel ikke bortkastet. Vannmolekylene danner så mange radikalere at de angriper arvestoffet i cellen.

Protonene er prosjektiler som i noe større grad treffer DNA molekylene direkte.

Protonene blir sendt inn mot svulsten oppimot lysets hastighet, som er nesten tre hundre tusen kilometer i sekundet. Men først må en ionekilde rive av elektronene på hydrogenatomet. Da får man et positivt ladet atom som kan akselereres. For å kunne komme opp i denne formidable hastigheten, blir de ladde protonene skutt inn i en akselerator, akkurat som atomene i det store Big- Bang-eksperimentet i CERN. Etter noen hundre runder er hastigheten så høy at svulsten kan beskytes.

Kjapp behandling

Hver protonbehandling varer i noen få minutter. I løpet av denne tiden blir svulsten beskutt med to billioner protoner. Selv om det høres mye ut, dreier det seg ikke om en større mengde enn et billiontedels gram. Strømmen er bare på en milliarddels ampere. Det er så svakt at pasienten ikke kjenner noen ting.

Selv om strålingen ødelegger DNAmolekylet, kan cellene likevel overleve. For å drepe en kreftcelle er det ikke nok å skjære en DNA-tråd i to. Alle celler har to parallelle DNA-tråder. Hvis den ene går i stykker, har cellene store repareringsmuligheter. Cellene kan reparere DNA-tråden opptil 5000 ganger på et døgn.

BORTE VEKK: Til venstre – en pasient med stor hjernesvulst. Pasienten fikk 16 behandlinger over fire uker. Behandlingen var smertefri. To år etterpå er svulsten fortsatt borte. Foto: Himac/Japan

For å knuse en celle er det derfor nødvendig å knuse begge DNA trådene.

– Protonskyts øker denne sannsynligheten i forhold til tradisjonell strålebehandling, sier Magne Guttormsen.

Tungt skyts

Det er også mulig å bombardere svulster med karbonatomer. Karbonatomer har seks ganger større ladning enn hydrogenatomer og består av seks protoner og seks nøytroner.

Karbonstrålen avsetter energien mye tettere over kreftcellen enn både tradisjonell stråling og protonbeskytning. Sannsynligheten for å treffe DNAmolekylet direkte er derfor enormt mye større, og man er ikke avhengig av radikalere for å skade DNA-molekylet i kreftcellene.

– Karbonatomer ødelegger DNA hundre prosent. I noen tilfeller er karbonatomer den beste metoden, men aberet med karbonatomer er at de ødelegger mer på veien til kreftsvulsten enn hydrogenatomer.

I likhet med japanske Himac, som regnes som verdens fremste tung ione terapisenter, tilbyr en rekke protonsentre i verden behandling både med protoner og karbonatomer. Det nye protonsenteret i Sverige blir bare bygd for beskytning med hydrogenatomer.

Dag Rune Olsen påpeker at man må legge inn betydelig mer forskning hvis man skal behandle kreftsvulster med karbonatomer.

– Ettersom karbonbeskytning i langt større grad gir direkte skader i DNAmolekylet enn vanlig strålebehandling, er beviskravet for denne terapiformen større.

For å bli behandlet med protonterapi er det svært viktig å vite nøyaktig hvor svulsten ligger. Dette kan gjøres med et PET-bilde.

– Protonbehandling kan føre galt av sted om man ikke er hundre prosent sikker på hvor svulsten ligger, påpeker Dag Rune Olsen.

Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 11:47
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere