微束与临床级剂量率辐射：开启肿瘤治疗新通路

为解决微束放射治疗（Microbeam Radiation Therapy，MRT）临床应用难题，研究人员开展相关研究，发现小束辐射可诱导血管通透性变化，具有临床应用潜力。

　　在肿瘤治疗的战场上，药物能否精准高效地抵达肿瘤组织，一直是个棘手的难题。肿瘤的血管系统就像一座复杂又混乱的迷宫，结构错综复杂，而且肿瘤内部的压力还很高，这使得从全身输送来的治疗药物很难在肿瘤部位积累到有效的浓度，大大削弱了化疗和免疫治疗等全身性疗法的效果。

微束放射治疗（MRT）作为一种前沿的治疗方式，有着独特的 “本领”。它能利用同步加速器产生的 X 射线，在微观尺度上实现高度不均匀的剂量分布，这种特性不仅可以保护正常组织，还能诱导肿瘤血管产生短暂的、可逆的通透性变化，让药物更容易进入肿瘤组织。然而，MRT 的 “高光时刻” 大多停留在临床前研究阶段，要真正应用到临床上，还面临着重重阻碍。MRT 通常需要超高剂量率（kGy/s）的同步加速器来实现，可临床使用的辐射设备剂量率要低得多，两者相差好几个数量级。在低剂量率下进行 MRT，微束的几何形状很容易因为人体的生理运动而变得模糊，这就会降低它保护正常组织的能力，也限制了它在临床中的广泛应用。

为了突破这些困境，来自瑞士伯尔尼大学（University of Bern）等研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项关于小束放射治疗（minibeam SFRT）的研究，旨在探究在更低的剂量率、更低的峰值剂量以及更大的束宽（即小束）条件下，是否还能诱导出和微束放射治疗类似的血管通透性变化，为 MRT 的临床应用找到新的突破口。这项研究成果发表在了《Scientific Reports》上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：

1. 鸡胚绒毛尿囊膜模型（chick chorioallantoic membrane model，CAM）：利用鸡胚发育过程中的绒毛尿囊膜，实时观察血管的变化和通透性的诱导情况。这个模型就像是一个天然的 “观察站”，能够清晰地展现血管在辐射后的各种动态变化。
2. 同步辐射小束照射（Synchrotron minibeam irradiation）：在欧洲同步辐射设施（ESRF）的 ID17 生物医学光束线进行小束辐射，精确控制辐射剂量率（10 Gy/s 和 0.05 Gy/s）和峰值剂量（10 Gy），模拟不同的辐射条件。
3. 临床小束照射（Clinical minibeam irradiation）：使用 Xstrahl 300 正交电压放射治疗机进行临床小束照射，进一步验证在临床实际设备条件下能否诱导出类似的血管通透性变化。
4. 评估血管通透性：活体显微镜观察（Assessment of vascular permeability: intravital microscopy）：通过向动脉注射 FITC - 葡聚糖（150 kDa），利用荧光显微镜观察其在血管中的渗漏情况，以此来评估血管通透性的变化。
5. 透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）：用于观察组织超微结构的变化，深入了解血管在辐射后的细微损伤和修复机制。

下面来看看具体的研究结果：

1. 同步辐射小束照射（10 Gy/s）：辐射 1 小时后，峰值区域出现血管通透性增加的现象，FITC - 葡聚糖渗出，同时血管丛的完整性在峰值和谷值区域都得以维持。2 小时后，峰值区域的灌注停止，但血管结构仍然存在。7 小时后，大部分峰值区域的血管闭塞得到缓解，出现了血管恢复的迹象，比如内皮细胞迁移。24 小时后，微脉管系统几乎完全再灌注，还能看到许多血管芽，表明有新的血管生成。
2. 同步辐射小束照射（0.05 Gy/s）：辐射后的血管动力学变化趋势和 10 Gy/s 时相似，但血管闭塞的时间更长，7 小时后仍未恢复灌注，而且血管连接减少。24 小时后，峰值区域的微脉管系统出现稀疏现象，与大血管的连接缺失，没有明显的血管发芽迹象。
3. 临床小束照射：成功诱导出了血管通透性变化，FITC - 葡聚糖在辐射 2 小时后出现在峰值区域，不过与同步辐射照射相比，出现的时间有所延迟。24 小时后，血管恢复正常灌注，没有出现广泛的、进行性的血管损伤。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次证实了小束放射治疗在使用低得多的剂量率、峰值剂量以及更大的束宽条件下，也能诱导出短暂的血管通透性变化，而且这种变化和微束放射治疗诱导的类似。这一发现意义重大，表明小束放射治疗有望将微束放射治疗独特的生物学效应转化到临床应用中，为提高全身药物在实体肿瘤中的积累开辟了新途径。虽然目前还存在一些问题，比如临床照射和同步辐射照射在剂量分布等方面存在差异，需要进一步研究这些因素对血管通透性的影响，但这一研究成果无疑为肿瘤治疗带来了新的希望。未来，随着研究的深入，小束放射治疗或许能在肿瘤治疗领域发挥更大的作用，为更多患者带来福音。