Britain wants to be a leader with cutting-edge radiotherapy

Britain wants to be a leader with cutting-edge radiotherapy

The UK is ready to begin its run into the future as the undisputed leader in personalized and effective radiotherapy. The proposal is backed by a whopping £56 million, which would be used to set up and fund advanced radiotherapy research through a new collaborative organisation, Cancer Research UK RadNet, over five years. This is the largest sum this organization has ever invested in radiotherapy research. The announcement is due to be made on November 3, 2019 at the National Cancer Research Institute (NCRI) conference in Glasgow by the charity Cancer Research UK.

Woman receiving radiation therapy for cancer treatment - Image source: Mark Kostich / Shutterstock

The need

Radiation therapy is one of the two most commonly used cancer treatments and is used by approximately 30% of cancer patients. Cancer Research UK has been investing in radiotherapy since the 1920s, when the age of radiation was just beginning. At that time, radium was used to kill malignant cells. Current practices have evolved tremendously since then, and most facilities use X-rays to treat cancer. Radiation causes deadly mutations in cancer cells, causing them to die slowly or immediately. The UK's National Health Service (NHS) treats more than 130,000 patients every year.

However, radiation therapy has its disadvantages. Older methods and machines could not effectively attack tumor cells alone, making the side effects relatively more severe than modern techniques. Today, researchers are looking for ways to deliver radiation directly and only to tumor cells.

The solution

The aim of the funding is to push the boundaries of radiation therapy for the first time worldwide by exploring many promising technologies, thereby expanding the reach and effectiveness of this first-line cancer therapy. The whole point is to bring radiation research in the UK to a world-leading level, ensuring the best patient-focused outcomes.

Adrian Cellin, trustee of Cancer Research UK, said: "I have seen first-hand how successful radiotherapy can be for the patients I treat, but it has been frustrating to see the UK lagging behind other countries when it comes to prioritizing research into this vital treatment. Cancer Research UK's investment will transform radiotherapy research in the UK to bring the next generation of treatments to patients more quickly."

New research areas

This includes:

• FLASH-Strahlentherapie – Bei dieser Technik wird der Tumor mit einer sofortigen hochdosierten Strahlung, die nur den Bruchteil einer Sekunde anhält, in sehr kurzer Zeit einer hohen Strahlendosis ausgesetzt, wodurch das umliegende gesunde Gewebe geschont und gewebebedingte Folgeerscheinungen reduziert werden Schaden
• Protonenstrahltherapie – hierbei werden Protonenstrahlen und keine Photonen verwendet, da es sich bei ersteren um schwerere Teilchen handelt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Protonen beim Auftreffen auf das Tumorziel zum Stillstand kommen und dabei einem genau festgelegten Weg folgen. Dadurch wird die gesamte angesammelte Energie mit einem einzigen kräftigen Stoß in den Tumor selbst abgegeben. Die erste NHS-Einrichtung, die Hochenergie-Protonenstrahltherapie anbietet, ist der in Manchester ansässige Christie NHS Foundation Trust. Der UCL Hospitals NHS Foundation Trust soll seine Tätigkeit im Jahr 2020 aufnehmen. In der Zwischenzeit wird das neue Netzwerk weiterhin die Arbeit an dieser Technologie fördern, um Ärzten und Patienten dabei zu helfen, sie optimal zu nutzen.
• Die zunehmende lokale Sauerstoffversorgung innerhalb des Tumors – lokale Hypoxie innerhalb und um den Tumor herum – ist auf die schnelle Wachstumsrate des Tumors zurückzuführen, die das Wachstum der Blutgefäße übersteigt. Infolgedessen können die meisten Tumoren keine ausreichende Blutversorgung aufrechterhalten. Der Vorteil besteht darin, dass sie dadurch zur Nekrose neigen. Der Nachteil besteht darin, dass sie in dieser Phase nicht so anfällig für die schädlichen Auswirkungen der Strahlung sind, die teilweise von der Anwesenheit von Sauerstoff abhängen. Dies liegt daran, dass durch Strahlung freie Sauerstoff- und Stickstoffradikale entstehen, die die DNA äußerst schädigen, für ihre Produktion jedoch Sauerstoff benötigen. Daher müssen hypoxische Tumore identifiziert und mit Sauerstoff versorgt werden, um die besten Ergebnisse der Strahlentherapie zu erzielen.
• Stammzellen im Tumorrückfall nach einer Strahlentherapie – Krebstumoren enthalten oft Stammzellen oder undifferenzierte Zellen, die sich in viele Richtungen entwickeln können, weil sie noch nicht begonnen haben, die Eigenschaften eines einzelnen Zelltyps zu zeigen. Diese Zellen widerstehen den Auswirkungen der Strahlung und verbleiben daher in strahlenbehandelten Tumoren. Wie ein paar glühende Kohlen in einem scheinbar erloschenen Feuer können sie so einen neuen Tumor entstehen lassen. Forscher müssen herausfinden, wie sie Krebsstammzellen gezielt zerstören und so das volle Potenzial der Strahlung zur Zerstörung eines Tumors nutzen können.
• Die Entwicklung neuer Medikamente und Protokolle, die zusammen mit der Strahlentherapie eingesetzt werden können – Immuntherapie, Chemoradiotherapie und ähnliche neue Ansätze – helfen dem Körper, Krebs mithilfe seiner eigenen Mechanismen und Abwehrkräfte zu bekämpfen. Beispielsweise macht sich die Immuntherapie die Fähigkeit des Immunsystems zunutze, einen anvisierten Feind gezielt und wirkungsvoll zu bekämpfen, indem sie die Tarnung des Tumors aufhebt und die Immunabwehr und andere Immunmechanismen stärkt. Tag für Tag kommen Wissenschaftler zu neuen Erkenntnissen darüber, wie die Krebsimmunität wirksamer wirken kann. Darüber hinaus wollen Forscher verstehen, wie es Tumoren gelingt, in vielen Fällen nach einer Tumorbestrahlung beschädigte DNA zu reparieren, sodass sie den Reparaturprozess durch spezifische Inhibitoren stören können, die verschiedene Phasen des Programms stoppen.
• Künstliche Intelligenz (KI) – diese Technologie hat tiefgreifende Auswirkungen auf viele Bereiche der Gesundheit, einschließlich der Krebsstrahlung. Das neue Netzwerk wird die weitere Erforschung der Rolle der KI bei der Entwicklung personalisierter Therapien auf der Grundlage der Scanergebnisse einzelner Tumoren ermöglichen. Dies sollte in der Lage sein, die Genauigkeit der Strahlungsabgabe zu verbessern und unerwünschte Schäden an gesundem Gewebe zu minimieren. Es soll auch dabei helfen, Patienten mit tiefsitzenden Tumoren zu behandeln oder solche, bei denen der Tumor so nah an lebenswichtigen Strukturen liegt, dass eine herkömmliche Bestrahlung den Patienten gefährden würde.

The network

Cancer Research UK RadNet brings together seven world-class research centers across the UK with the Royal Marsden NHS Foundation Trust. This includes:

• Universität Cambridge – 8 Millionen Pfund für Studien auf molekularer Ebene zur Reaktion von Krebszellen auf Strahlung, zu Resistenzmechanismen und deren Überwindung, Gentechnik in der Radiochemotherapie, Versuche mit neuen strahlensensibilisierenden Arzneimitteln, neue Biomarker für Strahlungsergebnisse und KI zum Verständnis die Reaktion einer Zelle auf Strahlung
• Universität Glasgow – 3,5 Millionen Pfund für die Erforschung neuer Bestrahlungsprotokolle, einschließlich solcher, die Medikamente verwenden, die Ausweitung der Strahlentherapie auf bisher unerreichbare oder schlecht prognostizierte Bereiche wie Kopf und Hals, die Entwicklung prädiktiver Biomarker und bildgebende Personalisierung
• University of Leeds – 3,5 Millionen Pfund für die Erforschung der Rolle von KI und Bildgebung bei der Erzielung einer präzisen Strahlentherapie, Erprobung neuer Chemoradiotherapie-Protokolle, Blut- und Bildgebungs-Biomarker für das Ansprechen auf die Behandlung, mit besonderem Augenmerk auf bestimmte Krebsarten
• Universität Manchester – 16,5 Millionen Pfund zur Erforschung neuer Kombinationen von fortschrittlicher Protonenstrahl-FLASH- und MR-Linac-Therapie mit Immuntherapien und Chemotherapie, Personalisierung der Therapie, Biomarkern zur Vorhersage von Therapieergebnissen und wie Strahlung, Tumorgene und Hypoxie bestimmte Ergebnisse vorhersagen, wie z Darm- und Lungenimmunschäden und Tumorreaktion
• Universität Oxford – 3,5 Millionen Pfund zur Untersuchung von FLASH, der Wirkung umgebender Zellen auf den Tumor, neuerer bildgebender und KI-gestützter Techniken sowie der Veränderung der Tumorimmunität durch Strahlentherapie
• das Cancer Research UK City of London Centre (bestehend aus dem University College of London, der Queen Mary University of London, dem King’s College London und dem Francis Crick Institute) – 14 Millionen Pfund für die Erforschung von Strahlenresistenz und neueren Strahlentechniken sowie der Reaktion auf Strahlentherapie von der Immunität und der Mikroumgebung des Tumors betroffen sind, wie KI und Bildgebung dabei helfen können, die Strahlenabgabe und die pädiatrische Strahlentherapie zu personalisieren
• das Institute of Cancer Research, London – 3,5 Millionen Pfund, zusammen mit dem Royal Marsden NHS Trust, um die molekularen Grundlagen der Strahlenreaktion, Immunreaktionen in der Strahlentherapie und die Entwicklung/Testung neuer Protokolle zu untersuchen

A sum of £13 million has been made available to fund new research teams and more PhD students at leading universities - Cambridge, Manchester and London. This will be seed capital to promote and secure the future of radiotherapy in the UK. A further £4 million is earmarked for joint research, conferences and deputation-level assignments between different scientific areas and centers to exploit the different areas of expertise of a range of scientists with expertise in the field.

Sources: