Project 1: FLASH vs. Standard radiotherapy for treatment of PDAC and sparing normal intestine tissues
项目 1:FLASH 与标准放疗治疗 PDAC 并保护正常肠道组织
基本信息
- 批准号:10573280
- 负责人:
- 金额:$ 41.4万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-02-15 至 2027-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAllograftingBlood CellsBlood VesselsCanis familiarisCarbonCell ProliferationCellsCharacteristicsClinical ManagementClinical TrialsColumnar CellCoupledDataDevelopmentDiagnosisDiseaseDoseDose RateEndothelial CellsEndotheliumEpithelial CellsEpitheliumExhibitsFibrosisFractionationGene ExpressionGene Expression ProfileGene Expression ProfilingGeneticGenetic DeterminismGenetically Engineered MouseGrowthImmuneImmune responseImmunotherapyInduction of ApoptosisInflammatory ResponseInjuryInterferon Type IIIntestinesKnock-outKnockout MiceLGR5 geneLinkLiverLungMalignant NeoplasmsMalignant neoplasm of pancreasMediatingModalityModelingMolecularMusNormal tissue morphologyOrganPancreatic AdenocarcinomaPlayProtonsPublishingRadiation ToleranceRadiation therapyResectableRoleSamplingScanningSchemeSignal TransductionSkinSmall IntestinesSurvival RateTP53 geneTestingTextTherapeuticTimeTissuesToxic effectUnresectableantitumor effectbasebeta cateninbiophysical propertiescadherin 5carcinogenesisepithelial stem cellexperimental studygastrointestinalgastrointestinal epitheliumimprovedintestinal cryptintestinal epitheliummouse modelnovelpancreatic neoplasmparticleprogenitorproton therapyresponsesarcomasenescencesingle-cell RNA sequencingstem cell populationstem cell proliferationstem cellstranslational studytumortumor growthtumorigenesisvillin
项目摘要
SUMMARY (changes from previous submission denoted with
shaded text
)
Project 1 will test the overall hypothesis that Proton Radiotherapy delivered in ultra-fast dose rates (>60
Gy/sec), termed FLASH-PRT, controls Pancreatic tumor growth equally well as Standard dose rate (<1
Gy/sec) Proton Radiotherapy (S-PRT), while sparing normal intestinal tissue from acute and delayed toxicity.
Successful completion of the proposed studies will lead to better mechanistic understanding of the differential
effects of F-PRT compared to S-PRT at the molecular, genetic and organismic level and will define the
parameters necessary for the initiation of clinical trials. In preliminary published studies, we demonstrated that
compared to S-PRT, F-PRT increases overall survival of model mouse models and also ameliorates late stage
toxicity, primarily fibrosis. At the same time, F-PRT was shown to be equipotent to S-PRT in controlling the
growth of allografted syngeneic tumors. Studies using single-cell RNA- sequencing (scRNAseq), reveal
intriguing differences in gene expression profiles in the response of epithelial stem/progenitor cells to F-PRT
compared to S-PRT which coincide with a reduction in the inhibitory effect on progenitor cell proliferation. In
Aim 1, we will define the dosimetric and biophysical parameters which deliver maximum normal tissue sparing
and anti-tumor effect of F-PRT using syngeneic flank and orthotopic models and Genetically Engineered
Mouse model (GEMM) of PanCa. We will then link perform
a dose-escalation study using these optimized
parameters and focal RT to determine in F-PRT improves overall survival compared to S-PRT
. In Aim 2, we
will delineate the mechanism of differential response of normal intestinal and liver tissues including epithelium,
vascular, immune and
circulating
cells to S-PRT and F-PRT, using scRNAseq to deconvolute the differential
patterns of gene expression elicited by the two modalities. In Aim 3, we will use GEMM with tissue-specific
deletion of p53 (epithelium vs. endothelium) to investigate the role of epithelial and endothelial cells
respectively, in the response to S-PRT and F-PRT on acute and late toxicity coupled with reduced epithelial
barrier loss.
We will also test the involvement of the Wnt/β-catenin and R-Spondin signaling in mediating F-
PRT sparing of normal intestinal epithelium
. This project will benefit from, and contribute to, conceptual
advances in the other projects. Information garnered from scRNA-seq will inform experiments on skin toxicity
and progenitor cell fate in Project 2, including the canine trial on sarcoma. Results from epithelial-specific and
endothelial-specific p53 knockout mice in this project will guide experiments in Projects 2 and Project 3 in
sarcoma and lung. Project 3 will generate Carbon and Proton-irradiated intestinal and PanCa samples which
will be analyzed by Project 1. Finally, Project 4 will develop a pencil-beam scanning approach which we will
employ in the dose-escalation experiments under Aim 1.
摘要(与之前提交的更改标记为
阴影文本
)
项目 1 将测试质子放射治疗以超快剂量率(> 60
Gy/sec),称为 FLASH-PRT,与标准剂量率(<1
戈瑞/秒)质子放射治疗(S-PRT),同时使正常肠道组织免受急性和迟发毒性的影响。
成功完成拟议的研究将有助于更好地理解差异的机制
F-PRT 与 S-PRT 在分子、遗传和有机体水平上的影响相比较,并将定义
在初步发表的研究中,我们证明了启动临床试验所需的参数。
与 S-PRT 相比,F-PRT 提高了模型小鼠模型的总体存活率,并改善了晚期阶段
毒性,主要是纤维化,同时,F-PRT 在控制纤维化方面与 S-PRT 等效。
使用单细胞 RNA 测序 (scRNAseq) 的研究揭示了同种异体移植同基因肿瘤的生长。
上皮干细胞/祖细胞对 F-PRT 反应中基因表达谱的有趣差异
与 S-PRT 相比,这同时降低了对祖细胞增殖的抑制作用。
目标 1,我们将定义剂量测定和生物物理参数,以最大程度地保护正常组织
使用同源侧翼和原位模型以及基因工程研究 F-PRT 的抗肿瘤作用
PanCa 的小鼠模型(GEMM)然后我们将链接执行。
使用这些优化的剂量递增研究
与 S-PRT 相比,F-PRT 中确定的参数和局部 RT 可提高总体生存率
.在目标 2 中,我们
将描绘正常肠和肝组织(包括上皮)的差异反应机制,
血管、免疫和
循环
将细胞转为 S-PRT 和 F-PRT,使用 scRNAseq 对差异进行解卷积
在目标 3 中,我们将使用具有组织特异性的 GEMM。
删除 p53(上皮细胞与内皮细胞)以研究上皮细胞和内皮细胞的作用
分别针对 S-PRT 和 F-PRT 对急性和晚期毒性的反应以及上皮细胞减少
屏障损失。
我们还将测试 Wnt/β-catenin 和 R-Spondin 信号传导在介导 F-
PRT 保留正常肠上皮
该项目将受益于概念性,并为此做出贡献。
从 scRNA-seq 收集的信息将为皮肤毒性实验提供信息。
和项目 2 中的祖细胞命运,包括上皮特异性和肉瘤的犬试验结果。
该项目中的内皮特异性 p53 敲除小鼠将指导项目 2 和项目 3 的实验
项目 3 将产生碳和质子辐照的肠道和 PanCa 样本。
将通过项目 1 进行分析。最后,项目 4 将开发一种笔形束扫描方法,我们将使用该方法
用于目标 1 下的剂量递增实验。
项目成果
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