La fraccionamiento rápido pulsado de haces de electrones de muy alta energía (VHEE) inducido por láser (PFF): la modulación del intervalo inter-pulsos a escala de segundos puede regular la toxicidad en los tejidos sanos in vivo.

La radioterapia (RT) se ve limitada por el estrecho margen terapéutico entre el control tumoral y la toxicidad en los tejidos sanos. Si bien se ha informado que la RT FLASH reduce la toxicidad en los tejidos sanos a dosis ultrarrápidas (UHDR), al tiempo que preserva el control tumoral en varios modelos preclínicos, el potencial radiobiológico de los regímenes temporales intermedios entre la radiación fraccionada convencional y la RT FLASH permanece en gran medida inexplorado. Aquí, mostramos que la separación temporal de pulsos de administración de dosis ultracortos (fs-ps) administrados a una tasa de dosis instantánea ultrarrápida, con intervalos interpulsos de escala de segundos, puede modular diferencialmente la respuesta biológica in vitro e in vivo. Las muestras se irradiaron con electrones de muy alta energía (VHEE, de 50 MeV a 300 MeV) generados por un acelerador de plasma láser (LPA), utilizando una modalidad de irradiación temporal que denominamos radiación fraccionada rápida pulsada (PFF), con tasas de dosis instantáneas que superan los 10^12 Gy/s.

Variar el intervalo interpulso de 1 s a 10 s, manteniendo la dosis por pulso y la dosis total constantes, moduló la respuesta biológica tanto en modelos in vitro como in vivo. En el intervalo interpulso más corto investigado (θ = 1 s), los fibroblastos humanos MRC5-hTERT mostraron una mayor viabilidad, mientras que las células de carcinoma de colon HCT116 mostraron una menor viabilidad en condiciones de dosis similares. In vivo, el mismo intervalo se asoció con una reducción del deterioro del crecimiento inducido por la radiación en embriones de pez cebra, lo que es consistente con el patrón de respuesta observado en el modelo de células no tumorales y extiende esta respuesta dependiente del tiempo a un contexto de organismo completo.

Estos hallazgos identifican el tiempo de pulso a escala de segundos como un grado de libertad biológicamente activo para la administración de VHEE, posicionando a la PFF como un régimen de irradiación temporal distinto con el potencial de complementar la modulación espacial de la dosis a través de la optimización temporal y ampliar el marco actual de radiación fraccionada y RT FLASH.