In vivo Quantitative Tomography of 225Ac Daughters in a Prostate Cancer Mouse Model with a Compton Camera

تبحث علاجات السرطان باستمرار عن أسلحة دقيقة بما يكفي لتدمير الورم دون إلحاق الضرر بالمريض. ويتضمن أحد النهج الواعدة استخدام حزم صغيرة من المواد المشعة التي تبحث عن الخلايا السرطانية وتطلق جسيمات ألفا، وهي نوع من الإشعاع يعمل مثل مطرقة ثقيلة مجهرية. تسافر هذه الجسيمات لمسافة قصيرة جدًا فقط، مما يوجه ضربة هائلة للخلية السرطانية بينما تترك الأنسجة السليلة المحيطة بها دون مساس. ومع ذلك، تبرز مشكلة كبيرة بمجرد دخول المادة المشعة إلى الجسم؛ فبينما تتحلل الذرة المشعة الرئيسية، تتفكك إلى قطع أصغر ومتحركة تسمى الذرات الوليدة. يمكن لهذه القطع أن ترتد وتنفصل عن حاملها الأصلي، وتنجرف بعيدًا لتستقر في أعضاء سليمة مثل الكلى أو الكبد، مما قد يسبب ضررًا غير مقصود. ولجعل هذا العلاج آمنًا وفعالًا، يحتاج الأطباء إلى طريقة لمراقبة مكان ذهاب هذه القطع المشعة بدقة داخل جسم المريض الحي، لكن أدوات التصوير الحالية تواجه صعوبة في رؤيتها بوضوح عند استخدام الجرعات الضئيلة المستخدمة في العلاج.

لقد أظهر فريق من الباحثين الآن طريقة جديدة لرؤية هؤلاء المسافرين غير المرئيين داخل الفئران الحية. فقد استخدموا كاميرا متخصصة لا تعتمد على الشبكات المعدنية الثقيلة، أو الموازيات (collimators)، الموجودة في الماسحات الطبية التقليدية. وبدلاً من ذلك، يستخدم هذا الجهاز كتلة صلبة من الكريستال يمكنها اكتشاف اتجاه أشعة غاما —وهي نبضات طاقة صغيرة تنبعث أثناء تحلل الذرات المشعة— من خلال تتبع كيفية ارتدادها عن الإلكترونات داخل الكريستال. وتسمح هذه الطريقة، المعروفة باسم تصوير كومبتون (Compton imaging)، للكاميرا ببناء خريطة ثلاثية الأبعاد للمكان الذي يأتي منه الإشعاع دون الحاجة إلى حجب معظم الإشارة. طبق الباحثون هذه التقنية على نموذج فأر مصاب بسرطان البروستاتا تم علاجه بدواء مشع مصمم لاستهداف الورم. وقد حقنوا كمية صغيرة جدًا من الدواء، بلغت 18.5 كيلو بيكريل فقط، وهي جرعة منخفضة بما يكفي لتكون آمنة لحيوان حي ولكنها ضعيفة للغاية بحيث لا تستطيع معظم الماسحات القياسية اكتشافها.

قام الفريق بمسح ثلاثة فئران، يحمل كل منها ورمًا صغيرًا، لمدة ثلاثين دقيقة بينما كانت ترقد ساكنة على منصة واحدة. نجحت الكاميرا في التقاط أشعة غاما المنبعثة من ذرتين وليدتين محددتين، وهما 221Fr و213Bi، اللتان تتكونان مع تفكك الدواء المشعي الرئيسي. ومن خلال التركيز على البصمات الطاقية المحددة لهذه الذرات، تمكن الباحثون من إعادة بناء صور ثلاثية الأبعاد واضحة تظهر مكان تراكم الإشعاع. وكشفت النتائج أن الدواء المشع قد سافر بنجاح إلى الأورام، واستطاعت الكاميرا التمييز بين الورم وبقية الجسم. وعلى الرغم من أن الأورام كانت صغيرة وكمية الإشعاع كانت ضئيلة للغاية، إلا أن الصور أظهرت موقع السرطان بوضوة مذهلة. كما قاس الباحثون النشاط في الأعضاء المركزية، مثل الكبد والكلى، والتي ظهرت كمنطقة ساطعة واحدة في الصور لأن الكاميرا لم تستطع بعد الفصل بينها، لكنها استطاعت بوضوح تمييز الفرق بين الورم وبقية الجسم.

وللتأكد من أن كاميرتهم الجديدة تقول الحقيقة، قارن الباحثون الصور التي التقطوها داخل الفئران الحية بالقياسات التي أُخذت بعد التضحية بالفئران. فقد قاموا بإزالة الأعضاء والأورام وعدّوا الإشعاع في جهاز مختبري. وطابقت الأرقام من الصور الحية الأرقام من قياسات المختبر بشكل شبه مثالي. وبالنسبة للأورام، رصدت الكاميرا ما بين 86% و98% من النشاط المشعي الفعلي الموجود. وتعد هذه الدرجة من الدقة مهمة لأنها تثبت أن طريقة التصوير الجديدة هذه يمكن أن توفر وسيلة موثوقة وغير جراحية لتتبع الدواء ونواتجه الخطيرة في الوقت الفعلي. وتظهر الدراسة أنه من الممكن تصور حركة هذه الذرات الوليدة عند مستويات جرعات ذات صلة بالعلاج البشري الفعلي، وهو إنجاز كان يُعتقد سابقًا أنه مستحيل مع هذه المستويات المنخفضة من الإشعاع.

تشير النتائج إلى أن هذه التكنولوجيا قد تساعد الأطباء في نهاية المطاف على تحسين العلاج بالألفا المستهدف من خلال السماح لهم بمراقبة كيفية سلوك الدواء داخل المريض على مدار عدة أيام أو أسابيع، بدلاً من الاضطرار إلى التخمين بناءً على لقطة واحدة تؤخذ بعد موت الحيوان. وبينما يواجه النظام الحالي بعض القيود، مثل عدم القدرة على فصل الأعضاء الفردية في مركز الجسم، فقد أثبت بنجاح أن كاشفًا واحدًا يمكنه إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد مفصلة لنواتج التحلل الإشعاعي في كائن حي. وهذا يفتح الباب لفهم أفضل لكيفية توزيع هذه الأدوية القوية في الجسم، وهي خطوة حاسمة نحو جعل العلاج بالألفا خيارًا أكثر أمانًا وفعالية لعلاج السرطان لدى البشر.