การรักษามะเร็งด้วยลำอนุภาคไอออนหนักทำให้ DNA ถูกทำลายได้มากกว่าที่คิด โพสต์เมื่อ:
09:46 วันที่ 27 ต.ค. 2548 ชมแล้ว:
24,450  ตอบแล้ว:
6
นักฟิสิกส์การแพทย์ ชาวแคนาดาได้ค้นพบว่า การใช้ลำอนุภาคไอออนหนัก (heavy-ion-beam) ในการรักษามะเร็งสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ของเนื้อเยื่อดีได้มากกว่าที่คิด
การรักษามะเร็งด้วยลำอนุภาค ได้ถูกเสนอขึ้นเป็นครั้งแรกโดย Bob Wilson ในปี ค.ศ. 1946 หลังจากที่เขาค้นพบว่า อนุภาคโปรตอนมีลักษณะการถ่ายเทพลังงานตามเส้นทางการเดินทางของมันเข้าไปในเนื้อเยื่อแตกต่างไปจากรังสีเอ็กซ์หรือแถมมา โดยที่ โปรตอนจะให้พลังงานเกือบทั้งหมดเมื่อมันเดินทางผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อได้ระยะทางหนึ่ง โดยเป็นจุดที่เรียกว่า Bragg peak (ดูภาพข้างล่าง) ในขณะที่รังสีเอ็กซ์หรือแกมมา จะถ่ายเทพลังงานมากที่สุดที่บริเวณใกล้ที่ฉายรังสีและจะให้พลังงานน้อยลงเรื่อยๆ เมื่อผ่านเข้าไปลึกๆในเนื้อเยื่อ ด้วยคุณสมบัติเฉพาะนี้ ทำให้ลำอนุภาคโปรตอน สามารถใช้ทำลายเซลล์มะเร็งที่อยู่ลึกๆ เข้าไปได้โดยไม่ไปทำลายเซลล์อื่นๆที่อยู่ตื้นกว่าหรือเซลล์ที่อยู่ลึกกว่าจุดยอด Bragg การนำลำอนุภาคโปรตอนมาใช้รักษามะเร็งในคนไข้มีเป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1954 ที่ Berekeley Synchrocyclotron ภายใต้การริเริ่มของ John Lawrence จนปัจจุบัน เครื่องมือรักษามะเร็งที่ใช้ลำอนุภาคโปรตอนได้มีให้เห็นกันตามโรงพยาบาลในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่นและประเทศในแถบยุโรป โดยมีคนไข้ประมาณ 25000 คนทั่วโลกได้รับการรักษามะเร็งด้วยลำอนุภาคโปรตอนหรืออนุภาคไออนหนัก (อ้างอิงข้อมูลจาก http://www.cerncourier.com/main/article/38/9/9/2 ) มะเร็งที่รักษาได้ดีที่สุดด้วยลำอนุภาคโปรตอนและอนุภาคไอออนหนักคือ มะเร็งที่ตา สมองและต่อมลูกหมาก
การรักษามะเร็งด้วยลำอนุภาคโปรตอนได้พัฒนามาเป็นการใช้ลำอนุภาคไอออนหนัก เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบข้อดีของอนุภาคไอออนหนักว่ามันสามารถทำให้มีรูปร่างที่คมชัดกว่าลำอนุภาคโปรตอน จึงทำให้เราสามารถทำลายเซลล์มะเร็งได้แม่นยำกว่าและสามารถรักษาเนื้อดีรอบๆไว้ได้มากกว่า อีกทั้ง ค่าพลังงานที่ไอออนหนักถ่ายเทให้กับเซลล์ ขึ้นอยู่กับเลขอะตอมกำลังสอง Z2 ทำให้ลำอนุภาคอย่างคาร์บอน ให้พลังงานเป็น 62 = 36 เท่าของโปรตอน ส่งผลถึงประสิทธิภาพในการทำลายเซลล์มะเร็งได้ดีกว่า
ไอออนหนักที่นำมาใช้สำหรับการรักษามะเร็งส่วนใหญ่จะเป็น ไอออนของคาร์บอน รองลงมาจะเป็นอนุภาคไอออนของธาตุอาร์กอนหรือนีออน แต่เนื่องจากไอออนคาร์บอนมีการแตกตัว (fragment) ในเนื้อเยื่อน้อยกว่าไอออนชนิดอื่นๆ ที่ศูนย์วิจัยด้านนี้จึงได้พยายามศึกษา การใช้ลำอนุภาคคาร์บอนมากกว่า
อย่างไรก็ดี ยังมีการศึกษาถึงผลข้างเคียงของลำแสงไอออนหนักพวกนี้ ต่อ DNA ในร่างกายคนน้อยและยังไม่มีคำตอบที่ชัดเจนนักโดยเฉพาะผลข้างเคียงในระดับโมเลกุลของเนื้อเยื่อดีตรงบริเวณรอบๆจุดยอด Bragg ซึ่งคาดกันผลข้างเคียงนี้ ว่าน่าจะมาจากการที่ไอออนหนักได้ถ่ายเทพลังงานของมันทั้งหมดไปกับการทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อดี หรืออาจจะมาจาก การที่ไอออนทุติยภูมิ (secondary ion) อันเป็นไอออนที่เกิดจากการแตกตัวเมื่อไอออนหนักปฐมภูมิ (primary ion) ทำปฏิกิริยาไอออไนเซชั่นภายในเนื้อเยื่อ
ในอดีต ทุกคนต่างเชื่อว่าไอออนหนักก่อให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อได้มากพอๆกับ รังสีเอ็กซ์หรือรังสีแกมมาทั่วๆไปที่ใช้ในวงการแพทย์ แต่มันก็ยังไม่เป็นที่แน่ชัด
Michael Huels และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัย Sherbrooke ได้ตัดสินใจที่จะทำการศึกษาในรายละเอียด ด้วยการยิงลำอนุภาคไอออนเบาเข้าไปที่แผ่นฟิล์มชีวโมเลกุลในสภาวะสุญญากาศสูงๆ (ultrahigh vacuum) และทำการวิเคราะห์ไอออนที่ซึม จากแผ่นฟิล์มชีวโมเลกุลด้วยเครื่อง สเปกโทรมิเตอร์มวล (mass spectrometer) ผลที่ได้ พวกเขาพบว่า ความเสียหายเบื้องต้นที่บริเวณปลายของเส้นทางการเดินทางของลำอนุภาคค่อนข้างซับซ้อน เป็นกลุ่มก้อน และรุนแรงกว่าความเสียหายที่เกิดขึ้นเมื่อยิงรังสีเอ็กซ์หรือแกมมา โดยที่ความเสียหายอย่างรุนแรงมากๆ สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยลำอนุภาคที่มีพลังงานต่ำกว่า 0.25 อิเล็กตรอนโวลต์ต่ออนุภาคนิวคลีออนหนึ่งตัว ซึ่งตัวเลขนี้เป็นตัวเลขที่ต่ำมากเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานของลำแสงไอออนหนักที่ใช้กันทั่วไป
ผลที่ได้นี้ยังต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม และ ก้าวต่อไปของงานวิจัยนี้ คือการที่จะศึกษาผลของ ไอออนทุติยภูมิ ต่อความเสียหายของ DNA ซึ่งเป็นการต่อยอดงานวิจัยที่มาจากการทดลองของ Thomas Schlathölter และทีมวิจัยของเขาที่ Gröningen ในประเทศเนเธอร์แลนด์ ที่ในปี 2546 Schlathölter ได้สังเกตเห็นว่า ไอออนทุติยภูมิพลังงานต่ำ (1-200 eV) สามารถถูกผลิตขึ้นมาด้วยการยิง ลำแสงไอออนหนักในระดับพลังงาน MeV เข้าไปที่ชิ้นของ DNA โดยความเป็นไปได้ของงานวิจัยในอนาคตข้างหน้านี้ สามารถมีขึ้นได้จากการพัฒนาเครื่องมือที่สามารถผลิตอนุภาคไอออนหนักที่พลังงานต่ำในระดับ 1 eV
ในแผนการศึกษาต่อไปของทีมนักวิจัยนี้ พวกเขาเตรียมที่จะศึกษาว่าไอออนทุติยภูมิที่เกิดจากไอออนปฐมภูมิทำปฏิกิริยาไอออไนเซชั่นกับ DNA สามารถสร้างความเสียหายให้ DNA ได้อย่างไร ถึงแม้ว่า มันจะมีพลังงานต่ำ Huels ได้กล่าวว่า ความฝันของเราก็คือ วันหนึ่ง แพทย์รักษามะเร็ง อาจจะสามารถปรับแต่งผลกระทบของลำแสงไอออนหนักต่อเนื้อเยื่อได้ ยกตัวอย่างเช่น การนำความรู้ที่ได้นี้ไปสร้าง DNA radiosensitisers ที่สามาถวัดจำนวนของไอออนทุติยภมิทิ่เกิดภายใน DNA เมื่อทำการรักษามะเร็งด้วยลำแสงไอออน
อย่างไรก็ดี สำหรับประเทศไทย การใช้ลำอนุภาคโปรตอน หรือลำอนุภาคไอออนหนัก ในการรักษามะเร็งยังไม่มีให้เห็นกัน อาจจะเป็นเพราะ เครื่องมือพวกนี้ มีราคาแพงระยับ อีกทั้งต้องใช้อุปกรณ์พ่วงมากมาย และยังขาดบุคลากรที่เชี่ยวชาญมาทำการดูแลรักษาและปฏิบัติการ
ภาพข้างบนเป็นภาพแสดงความแตกต่างของการกระจายของความเข้มของรังสีเอ็กซ์และลำอนุภาคโปรตอน เมื่อยิงเข้าไปที่ศรีษะคน โดยที่สีแดงแสดงความเข้มมากที่สุด (ดังแสดงที่แถบสีข้างล่าง) และรองลงมาคือสีน้ำเงิน เขียว จนถึงสีขาวที่มีความเข้มน้อยที่สุด (สีเทาเป็นสีแสดงกายภาพของศรีษะ) จะเห็นได้ว่า การใช้ลำอนุภาคโปรตอน สามารถทำให้มุ่งฉายให้พลังงานสูงเฉพาะก้อนเนื้อมะเร็งที่อยู่ลึกๆ ในขณะที่การใช้รังสีเอ็กซ์ จะไปทำลายเนื้อเยื่อส่วนอื่นๆของศรีษะ อันเนื่องมาจากพลังงานที่เข้มข้น ที่กระจายเป็นบริเวณกว้าง
ข้อมูลจาก
http://www.physicsweb.org/articles/news/9/10/8/1
http://www.cerncourier.com/main/article/38/9/9
ข้อมูลเพิ่มเติม
-ศูนย์ทดลองลำอนุภาคไอออนหนักที่ชิบะ ประเทศญี่ปุ่น
http://www.nirs.go.jp/ENG/nirs.htm
-ศูนย์ทดลองลำอนุภาคไอออนหนักที่เมือง Darmstadt ประเทศเยอรมัน
http://www.gsi.de/
|
จำนวน 6 ความเห็น, หน้า่ | -1- ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 27 ต.ค. 2548 (09:55)
กราฟแสดงความสัมพันธ์ของความเข้มของรังสีกับระยะทางที่รังสีเคลื่อนที่เข้าไปในเนื้อเยื่อ จะเห็นได้ว่า รังสีเอ็กซ์จะเสียพลังงานไปอย่างรวดเร็วจากปฎิกิริยาไอออไนเซชั่นเมื่อมันเดินทางผ่านเข้าไปในร่างกายคน ในขณะที่ลำอนุภาคมีประจุอย่างโปรตอนและคาร์บอนจะถ่ายเทพลังงานเกือบทั้งหมดเมื่อมันเดินทางเข้าไปได้เป็นระยะทางหนึ่ง ที่เรียกว่าจุดยอด Bragg ลักษณะพิเศษของการถ่ายเทพลังงานของลำอนุภาคนี้หมายถึงการประยุกต์นำมากำจัดเซลล์มะเร็งที่อยู่ลึกๆได้โดยไม่ทำลายเซลล์ของเนื้อดีที่อยู่รอบๆ
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 27 ต.ค. 2548 (10:13)
ภาพแสดงโครงสร้างของเครื่องซินโครตรอนวงแหวนคู่ ที่ศูนย์วิจัย GSI เยอรมันนี โดยเส้นสีแดงเป็นเส้นแสดงโครงสร้างในแผนการส่วนสีน้ำเงินเป็นเส้นแสดงระบบเก่าที่เคยใช้ เครื่องนี้ถูกออกแบบให้สามารถให้ลำอนุภาคไอออนหนักที่มีความเข้มและพลังงานสูง และยังให้ลำปฎิอนุภาคโปรตอนสำหรับการวิจัยได้จำนวนมาก
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 27 ต.ค. 2548 (10:16)
ภาพแสดงเครื่องมือทดลองในห้องปฎิบัติการของ Huels มหาวิทยาลัย Sherbrooke เห็นได้ว่า นักฟิสิกส์การแพทย์สองคนใส่เสื้อโค้ทและหมวก เนื่องจากว่า ต้องทำให้ห้องทดลองมีอุณหภูมิต่ำกว่า -10°C เพื่อรักษา ชิ้นงาน ที่อยู่ในสภาวะสุญญากาศยิ่งยวดให้มีอุณหภูมิขนาด16°C การเปิดหน้าต่างเพื่อรับอากาศข้างนอกที่มีอุณหภูมิกว่า -28°C ซึ่งเป็นอากาศปกติในเดือนมกราคม ที่ควิเบก ประเทศแคนาดา สามารถให้ผลได้ดี ถึงแม้ว่า วิธีการนี้จะไม่ใช่วิธีมาตรฐาน แต่มันจำต้องใช้เพราะเนื่องจากไม่มีเครื่อง cryostat ที่จะทำให้ ชิ้นงาน มีอุณหภูมิต่ำ (ภาพจาก
http://www.physicsweb.org/articles/news/9/10/8/1/051008 )
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 7 พ.ย. 2548 (19:10) โอ้จอร์สนายบยอดมากเลย ยีรนส์ (IP:202.29.60.200,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 8 พ.ย. 2548 (20:12) โอ้เจ้าจอดจอร์ดทามได้งายอะเหลือเชื่อ ทามเกี่ยวกับ เร่งสมองทามให้เรียนเก่งบ้างจิ นั้นแหละ (IP:58.9.17.91,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 24 ธ.ค. 2548 (00:26) แล้วสมบัติของโปรตอนตรงไหนที่ทำให้มันโฟกัสจุดได้ล่ะครับ ในขณะที่โฟตอนจะแผ่กระจาย james (IP:203.188.15.70,,)
|
