Radioterapia con haces de radiación pulsada de alta intensidad (FLASH): Una perspectiva radioquímica.
Recientemente ha habido un gran interés en el uso de la radioterapia de dosis ultra altas. La nueva modalidad, conocida como FLASH, puede administrar una dosis de pocos Gy en uno o varios pulsos de 1-2 µs de duración por una fracción de segundo. Mientras que la administración convencional implica una radiación constante o un tren continuo de pulsos de baja intensidad.
Los radioquímicos han utilizado un régimen FLASH de pulsos simples de unos pocos Gy en aproximadamente 1 µs o menos desde 1960. La técnica de la »radiólisis de pulsos» ha revolucionado los conocimientos, ya que ha permitido controlar en tiempo real los radicales libres producidos por la radiación. Por lo tanto, las consecuencias químicas generales de la irradiación pulsada de alta tasa de dosis son muy familiares para los químicos de la radiación. Por esta razón, se ofrece una guía de los tipos de mecanismos que podrían estar involucrados es posibles efectos de las variables en FLASH distintas de la tasa de dosis, como el intervalo entre pulsos.
¿Cómo son estos mecanismos?
En la química de las radiaciones se encuentran con frecuencia dos efectos de las tasas de dosis elevadas. Se trata del agotamiento de un soluto por las reacciones químicas de la radiación cuando la reposición por difusión es ineficaz. Esto suele ocurrir cuando se irradian sistemas que contienen oxígeno.
En principio, se podrían estimar las dosis que influirían en la radiosensibilidad dependiente del oxígeno a través del agotamiento. Utilizando los puntos de ruptura de la supervivencia observados para las células de mamíferos in vitro o calculando el consumo de oxígeno por los radicales libres producidos por la radiación. Los rendimientos de estos últimos están bien establecidos en agua pura con solutos bien definidos.
Es importante destacar que, al considerar el agotamiento químico del oxígeno por radiación en los tejidos irradiados, debe tenerse en cuenta el desarrollo espacial y temporal de la pérdida de oxígeno. Esto impone limitaciones a los métodos para medir los niveles de oxígeno en los tejidos tras la irradiación FLASH. Los métodos ópticos pueden »informar» de los niveles de oxígeno en las inmediaciones del ADN; una explotación particularmente sencilla de la instrumentación estándar de fluorímetros, O2 o tiol cerca del ADN en células in vitro.
¿Qué otras opciones existen?
Se pueden considerar otras sustancias químicas candidatas para el rápido agotamiento por una alta concentración de radicales producidos por la radiación. El NO parece ser significativamente más eficaz como radiosensibilizador de células hipóxicas que el oxígeno. A primera vista, el NO tendría que competir con el O2 por los radicales secundarios producidos por la radiación (excepto en las células anóxicas). Además, es poco probable que su reactividad frente a dichos radicales sea superior a la del O2 en un factor suficiente para superar las diferencias de concentración.
Sin embargo, el NO reacciona con constantes de velocidad controladas por difusión con el superóxido, los radicales tiilo (RS), y otros radicales orgánicos. Por lo que hay muchas vías que podrían agotar el NO incluso en presencia de oxígeno.
La hipoxia inducida por la radiación puede conducir por sí misma a una rápida disminución de los niveles de NO en macrófagos. Por lo que los niveles de NO pueden ser modulados por FLASH de forma menos directa. Si el óxido nítrico es un factor en la radiobiología, puede haber de nuevo diferencias entre las células cultivadas y los tejidos. Debido a la posible participación del ascorbato en las vías de reacción en competencia, como la reacción de los radicales derivados del ADN con el ascorbato en lugar de con el NO.
Para finalizar, las condiciones de irradiación utilizadas en la radioterapia FLASH son similares a las empleadas desde 1960. Tales estudios plantean problemas sobre el agotamiento del soluto a bajas concentraciones, así como el control de las contribuciones de las reacciones radicales competidoras. Esta experiencia es relevante para determinar las explicaciones de los efectos diferenciales de FLASH en comparación con las modalidades de baja tasa de dosis. La química de la radiación también puede contribuir a evaluar la posible implicación de especies reactivas de oxígeno.
Wardman, P. (2020). Radiotherapy Using High-Intensity Pulsed Radiation Beams (FLASH): A Radiation-Chemical Perspective. Radiation Research, 194(6), 607–617.
