Mooie stappen in onderzoek

Anne zur Horst is als fulltime PhD-kandidaat rechtstreeks in dienst van HollandPTC. Een unieke positie. Samen met drie andere PhD-studenten doet ze onderzoek naar FLASH-protonentherapie. Ze bestuderen of deze vorm van bestralingstherapie de bestralingsduur verkort en de impact op gezond weefsel verlaagt. De onderzoeken naar FLASH worden in Nederland uitgevoerd vanuit HollandPTC in samenwerking met Erasmus MC, LUMC en de TU Delft en maken deel uit van een groot, internationaal gefinancierd consortium met partners uit bijvoorbeeld de VS en Denemarken. Iedereen werkt aan verschillende facetten van de nieuwe therapie.

FLASH biedt veel voordelen

Anne: “We willen met deze FLASH-therapie net zo effectief zijn als de huidige protonentherapie bij het bestrijden van tumoren, terwijl we tegelijkertijd de bijwerkingen op gezond weefsel flink verminderen. Het unieke aan de FLASH-therapie is dat we gebruik maken van ultrasnelle dosis afgifte van straling. In plaats van behandelingen die enkele minuten duren, levert FLASH de dosis in minder dan 500 milliseconden. Dit is ongeveer 4000 keer sneller dan de huidige methodes. Dit is bijvoorbeeld heel interessant bij bestralingen in het longgebied, omdat deze tumoren bewegen door de ademhaling gedurende de behandeling. Door veel sneller te bestralen, hoeft er maar voor een klein stukje van de ademhalingsbeweging gecorrigeerd te worden, of zou de dosis gegeven kunnen worden terwijl de patiënt kort de adem inhoudt. Doordat we de tumorbeweging daarmee als het ware kunnen bevriezen, kunnen we heel secuur een kleiner oppervlak bestralen. Dat biedt ontzettend veel voordelen.”

Nog veel onderzoek nodig

Anne vervolgt: “Normaal gesproken selecteren we bij protonentherapie meerdere energieën per bundel, die tot een specifieke diepte in de patiënt gaan, zodat we de dosis precies in dat tumorgebied afleveren. Dit heet de Bragg-piek. Het zorgt voor de hoogste dosis in de tumor, zodat er voor of achter de tumor minder of bijna geen dosis is.

Om onze FLASH-therapie zo snel te maken en een ultrahoog dosistempo te kunnen bereiken, kunnen we alleen de hoogste energie gebruiken. Daardoor stopt de straling áchter de patiënt. Samen met andere PhD-kandidaten bedenk ik nu nieuwe methodes om behandelplannen te maken met transmissiebundels, of met modulatoren. Dit zijn fysieke materialen die we in het bundelpad plaatsen, vlak voor de patiënt. Deze modulator vertraagt de protonen, waardoor de Bragg-piek binnen het juiste doelgebied wordt afgezet, maar we wél de voordelen behouden van de ultrasnelle toediening.”

Uitdagingen richting klinische toepasbaarheid

“We zijn er nog lang niet”, vervolgt Anne. “Men weet nog niet hoe precies het FLASH effect zijn werk doet, dat moet en wordt nog verder onderzocht. Ondanks deze onzekerheden – hoe groot het biologische effect zal zijn en onder welke fysieke voorwaarden het precies optreedt – willen we een veilige manier vinden om klinische onderzoeken op te zetten. Ook een grote uitdaging hierbij is de huidige apparatuur. Onze klinische machines vereisen aanpassingen om het ultrahoge dosistempo te kunnen leveren die nodig is voor FLASH-therapie. En we moeten blijven zoeken naar de juiste aangepaste behandelplanning.

Met mijn kennis van fysica en medische principes richt ik me in mijn deel van het onderzoek op de ‘vinkjes’ die nodig zijn om de FLASH-therapie uiteindelijk klinisch toepasbaar te maken. De andere PhD-kandidaten richten zich op wiskundige optimalisatie, timing en synchronisatie en detectorontwikkeling. Voor we met klinische studies kunnen beginnen moeten we nog heel wat stappen zetten. Dat zal vermoedelijk pas na mijn PhD-traject zijn. Er kunnen dan weer nieuwe onderzoekers in die fase verder met deze studie.”

Prachtige samenwerking

“Het ‘FLASH beyond doubt’-project is een prachtig HollandPTC project”, sluit Anne af. “Alle oprichters; Erasmus MC en LUMC als medisch universitaire centra en de TU Delft, dragen bij en werken samen aan een effectievere en betere behandeling. De deeltjesversneller staat hier bij HollandPTC, we zijn dus het centrale middelpunt van dit onderzoek. Mijn collega’s en ik zijn constant in interactie met elkaar en andere onderzoekers. Zowel nationaal als internationaal. Ik ben er trots op dat we protonentherapie weer een stap verder proberen te brengen met als doel een betere behandeling voor de patiënt.”