[论文解读] Mapping the Future of Particle Radiobiology in Europe: The INSPIRE Project

Nicholas T. Henthorn, Olga Sokol+27 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2020

Radiation Therapy and Dosimetry参考文献 51被引用 1

一句话总结

本文通过INSPIRE项目对欧洲的放射生物学研究基础设施进行了全面梳理，详细介绍了质子与重离子束流线的获取途径、实验能力以及跨国访问流程。研究识别出具备体外和体内研究能力的关键研究中心，揭示了协同效应与重复建设问题，并倡导加强合作与投资，以加速质子治疗中的临床转化。

ABSTRACT

Particle therapy is a growing cancer treatment modality worldwide. However, there still remains a number of unanswered questions considering differences in the biological response between particles and photons. These questions, and probing of biological mechanisms in general, necessitate experimental investigation. The Infrastructure in Proton International Research (INSPIRE) project was created to provide an infrastructure for European research, unify research efforts on the topic of proton and ion therapy across Europe, and to facilitate the sharing of information and resources. This work highlights the radiobiological capabilities of the INSPIRE partners, providing details of physics (available particle types and energies), biology (sample preparation and post-irradiation analysis), and researcher access (the process of applying for beam time). The collection of information reported here is designed to provide researchers both in Europe and worldwide with the tools required to select the optimal center for their research needs. We also highlight areas of redundancy in capabilities and suggest areas for future investment.

研究动机与目标

• 整合并绘制欧洲粒子治疗中心的放射生物学研究能力图谱，以支持国际合作。
• 解决欧洲及更广泛地区研究人员在获取束流时间与资源方面的缺口问题。
• 识别重复能力和未充分利用的能力，以指导未来在粒子放射生物学基础设施方面的投资。
• 通过加强体内研究和机制研究，强化临床前研究与临床应用之间的联系。
• 通过协调培训、知识共享和联合研究活动，推动粒子治疗领域负责任的研究与创新。

提出的方法

• 系统记录17家INSPIRE合作机构的物理参数（粒子类型、能量、束流线规格）的文档化。
• 汇总生物能力信息，包括体外与体内模型、样本制备方法以及照射后分析技术。
• 整理跨国访问（TNA）程序，使研究人员能够申请在合作机构使用束流时间。
• 识别具备体内放射生物学能力的中心，并梳理其扩展体内基础设施的新兴计划。
• 分析现有研究组合，以发现欧洲范围内能力的重叠与缺口。
• 整合来自17家机构共23位合作者的反馈，以确保各中心能力的全面且准确的呈现。

实验结果

研究问题

• RQ1 欧洲粒子治疗中心当前的放射生物学研究能力在粒子类型、能量和实验模型方面如何？
• RQ2 如何优化跨国访问束流时间的流程，以提升欧洲范围内研究的效率与公平性？
• RQ3 放射生物学基础设施中存在哪些重复与缺口？未来投资应优先考虑哪些方向？
• RQ4 体内模型在将临床前研究发现转化为粒子治疗临床应用中发挥何种作用？
• RQ5 如何加强临床中心与研究机构之间的合作，以优先解决具有临床相关性的研究问题？

主要发现

• 17家INSPIRE合作机构中有13家提供跨国访问束流时间，其中12家设有专门用于体外与体内研究的放射生物学基础设施。
• 12家TNA中心中有8家目前开展体内放射学生物学研究，且在The Christie和UNIMAN正推进额外的体内束流线建设。
• INSPIRE网络涵盖具备质子、碳离子及其他离子（如氦离子）能力的中心，支持多离子研究。
• 各中心之间存在显著的能力重叠，尤其是在体外研究方面，提示可通过协调实验减少重复工作。
• 该网络具备优势，可开展FLASH放射治疗和粒子治疗联合免疫治疗等新兴技术的研究。
• 该项目识别出临床团队与临床前研究人员之间亟需加强整合，以优先推动具有最高临床影响的研究。