Протоковая аденокарцинома поджелудочной железы (PDAC) относится к наиболее радиорезистентным злокачественным новообразованиям. В протонной терапии традиционно используется фиксированное значение относительной биологической эффективности (RBE) 1,1 независимо от качества излучения. Исследователи из Университета Цюриха провели систематическую характеризацию RBE протонов как функции дозо-средней линейной энергии (ȳD) на двух клеточных линиях PDAC.
Эксперименты выполнены на клеточных линиях Panc-1 и COLO 357 FG с использованием высокопроизводительной платформы облучения в 96-луночном формате. Применялся протонный пучок со сканированием пятном энергией 81,4 МэВ. Клетки облучали в 12 дискретных глубинах вдоль первичной кривой Брэгга, охватывая значения ȳD от 1,9 до 20,0 кэВ/мкм. Доза варьировалась путем регулировки числа перекрашиваний при сканировании пятном. Параллельное облучение фотонами 6 МВ (ȳD = 0,8 кэВ/мкм) служило референсом. Жизнеспособность клеток оценивали методом кристаллического фиолетового с подгонкой данных линейно-квадратичной (LQ) моделью для извлечения RBE при 10% выживаемости.
Обе клеточные линии продемонстрировали RBE около 1,0 на входных энергиях (ȳD < 10 кэВ/мкм). За пиком Брэгга RBE резко возрастала:
- Для Panc-1: RBE достигала 3,0 ± 0,3 при ȳD = 18,7 кэВ/мкм и 4,6 ± 0,4 при ȳD = 20,0 кэВ/мкм
- Для COLO 357 FG: RBE достигала 3,6 ± 0,2 и 6,1 ± 0,5 в тех же позициях соответственно
Для Panc-1 LQ-подгонки были качественными во всех условиях. В контрасте, COLO 357 FG демонстрировала линейный дозовый ответ (β≈0) для протонов несмотря на четкий LQ-ответ на фотоны, что предполагает: сложность повреждений, индуцированных протонами, превышает репарационные возможности этой клеточной линии.
Клиническое допущение RBE = 1,1 существенно недооценивает эффективность протонов в области дистального пика Брэгга для PDAC. Полученный микродозиметрический датасет RBE обеспечивает количественную основу для улучшения планирования протонного лечения радиорезистентной аденокарциномы поджелудочной железы. Результаты указывают на необходимость пересмотра дозовых предписаний в областях высоких значений линейной передачи энергии, где биологическая эффективность может быть в 4–6 раз выше расчетной.