Microdosimetria do Rádio-223 por Método de Monte Carlo

Abstract

O cancro da próstata é o segundo tipo de cancro mais comum nos homens, num estádio inicial há cura, no entanto quando se trata de cancro da próstata resistente à castração com metástases ósseas (mCRPCa) um dos poucos tratamentos disponíveis é o Xofigo (223RaCl2).Apesar de haver alguns estudos clínicos que demonstram a eficácia do 223Ra no tratamento do mCRPCa, pouco se sabe relativamente à sua microdosimetria e aos mecanismos envolvidos. Para estudar a microdosimetria do Rádio-223 realizaram-se 2 simulações em Geant4 e irradiaram-se células PC3 com Rádio-223.Na primeira simulação, simulou-se uma esfera/célula e realizou-se o decaimento de 1000 iões de Rádio-223 de pontos sucessivamente mais distantes. Na segunda simulação, desenvolveram-se cinco condições diferentes; considerou-se um volume constante, e aumentou-se gradualmente o número de esferas/células no volume da simulação e simulou-se o decaimento de 26 iões de Rádio-223. Numa tentativa de comparar os resultados obtidos na segunda simulação irradiaram-se células PC3, em 4 condições diferentes, o mais idênticas possíveis às da segunda simulação. Para tal, usou-se um número sucessivamente maior de células por unidade de volume (mL) e manteve-se a atividade do Rádio-223.As simulações apontam para que i) a deposição de energia devido a interações com partículas α é muito localizada e heterogénea, ii) as partículas α têm um alcance máximo de 4 células e iii) a probabilidade de haver interação com o núcleo é menor do que para o citoplasma da célula. Adicionalmente, os resultados experimentais sugerem que a deposição de energia não é homogénea e que os efeitos diretos (quebra dupla do ADN) não são os principais responsáveis pelos efeitos observados. Consequentemente, os efeitos indiretos e os efeitos Bystander poderão representar um papel importante nos mecanismos de ação do Rádio-223.Por fim, observaram-se algumas limitações principalmente na segunda simulação e no protocolo usado para irradiar as células PC3 com 223Ra. É, portanto, necessário continuar a realizar projetos nesta área de forma a compreender realmente quais são os mecanismos de ação deste radiofármaco.

Prostate cancer is the second most common type of cancer in men, in an initial state there is a cure, however if it turns out to be a metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPCa) one of the few available treatments is Xofigo (223RaCl2).Even though there are some clinical trials that demonstrate the efficiency of Radium-223 treating mCRPCa, both the microdosimetry and the mechanisms involved are not well knownIn order to study the microdosimetry of Radium-223, two simulations were developed in Geant4 and one experimental trial for comparison.In the first simulation, the conditions used were a sphere/cell and the decay of 1000 ions of Radium-223 from points successively farther away from the cell. In the second simulation, five different conditions were simulated, considering the same volume, and an increasing number of spheres/cells. Furthermore, the decay of 26 ions of Radium-223 were simulated. Lastly, in an attempt to compare the results obtained in the second simulation, PC3 cells were irradiated, in four different conditions, identical to those presented in the second simulation. A successively higher number of cells per volume unity (mL) was used for the same activity.The simulations suggest that: i) the energy deposition due to interaction with α particles is highly localized and heterogeneous, ii) the α particles have a maximum range of 4 cells and iii) the probability of existing any interactions with the cell nucleus is lower than the cytoplasm.Additionally, this project supports the need to understand all the mechanisms involved in TαT since the energy deposition is not homogeneous and the direct effects are not the main responsible for the observed effects. Consequently, the indirect effects and the Bystander effects might play an important role in TαT.Finally, several limitations were observed mainly in the second simulation and in the protocol used to irradiate PC3 cells with Radium-223. Therefore, there is a need to continue to carry out projects in this field of study to fully understand which are the mechanisms of action of Radium-223.