El futuro de la radioterapia

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El cáncer es un conjunto de enfermedades relacionadas, en los que las células del cuerpo empiezan a dividirse sin detenerse y se esparcen los tejidos a su alrededor. El cáncer es una enfermedad que afecta cada vez a más personas, por lo que es de gran importancia que su tratamiento mejore cada vez más. Más de dos tercios de los pacientes de cáncer reciben radioterapia, sola o en acompañamiento de otros tratamientos, como la cirugía o la quimioterapia. [1] Al ser uno de los tratamientos más utilizados, es imperante que se use a su mayor potencial, y que la radiación que se use sea la mejor para tratar el cáncer sin lastimar las partes sanas del cuerpo en el que se encuentra. Hoy en día esto no sucede, la radiación más usada es la de rayos-X, que presenta significativas desventajas ante radiación de iones pesados, o partículas más grandes.

La radioterapia es un tratamiento del cáncer, este se basa en entregar altas dosis de radiación ionizante a un tumor bien localizado en el cuerpo. La radiación ionizante es aquella que es capaz de ionizar la materia, o sea las ondas electromagnéticas o partículas que al chocar con átomos de materia normal les extraen sus electrones ligados; lo cual implica que pueden al cambiar la forma de la materia se puede matar al tejido vivo. La meta es que esta radiación llegue a matar a las células del tumor y que los efectos tóxicos al tejido sano de alrededor, que de manera inevitable también se expone a la radiación, sean bajos. El éxito de esta terapia está profundamente limitado por el daño al tejido sano. [2]

En la radioterapia convencional, la radiación ionizante que se utiliza son los fotones (rayos-X). Se tiene una fuente externa que emite rayos-X, como los usados para la toma de radiografías, y estos depositan su energía en el tumor. EL objetivo ideal sería determinar la dosis para el tumor, la cantidad de radiación con la que se matará a las células cancerígenas, y darle esa dosis directamente al tejido enfermo. Sin embargo, la radiación tiene limitaciones intrínsecas y los rayos una vez muy bien definidos de protones, se irán dispersando mientras más distancia recorren dentro de un cuerpo.

La radiación funciona dañando el ADN de las células cancerosas. Cuando mandas fotones, tienes un haz de luz que colisiona con las partículas en su camino, y en el choque les quita energía, lo que puede generar rupturas en las cadenas de ADN y la muerte de la célula. Pero los rayos-X comúnmente causan rupturas de una sola hebra de ADN, y es necesario que se rompan las doble-hebras para que se muera la célula. Esto porque las células tienen mecanismos para reparar la ruptura de una hebra y pueden sobrevivir después del tratamiento. [3] Otro problema con los fotones es que, al no tener masa, cada interacción hace que cambien de dirección y pierdan energía, por lo que un rayo de luz que era perfectamente dirigido se dispersa hasta tener uno de diámetro mucho más amplio y la dosis también se deposita en el tejido sano. El segundo tipo de radiación usada en radioterapia es de protones. Esta radiación tiene ventaja en la deposición de la dosis en el tumor de una manera más exacta, pues al tener masa, el haz se dispersa menos que el de fotones.


En la gráfica 1 esto se puede observar. En azul está la dosis ideal para un tumor bien localizado, nada se sale de sus márgenes. Por supuesto, esto es imposible. La línea punteada gris es la distribución de la dosis con fotones. Como se puede ver, ¡la dosis más grande se deposita antes del tumor! Y mucha dosis se deposita después igualmente. Algunas personas pensarían que la solución sería dar más dosis de radiación para que así mayor caiga en el tumor, pero esto solo desemboca en que mucho del tejido sano posterior se afecte y se le de al cuerpo más radiación de la recetada, lo cual es muy peligroso. Porque, así como la radiación rompe las cadenas de ADN cancerosas, hace lo mismo para las sanas, pudiendo generar más daño que bien. En la gráfica también se puede ver que esto mejora para los protones, pero estos también se dispersan lateralmente, y hay cierta incertidumbre en su rango físico, por lo que la entrega no es tan precisa. [2] Al final, aunque tienen ventaja física sobre los rayos-X, clínicamente los resultados solo mejoran en un 10% y es mucho más caro realizarlo. Entonces la relación costo-beneficio no es buena.

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Pero existe otra opción, la radioterapia con iones pesados. Esta fue propuesta por primera vez por Robert Wilson en 1946. Al principio de los años 50 se comenzó a utilizar la tecnología clínicamente. Y en Japón en 1984 se construyó el  HIMAC (acelerador médico de iones pesados en Chiba) en el Instituto Nacional de Ciencia Radiológica (NIRS), en este se comenzó la terapia con radiación de iones de Carón. [4] De momento, facilidades de radioterapia con Carbón mantienen un crecimiento lento, pero constante, con 8 centros, principalmente en Japón y Alemania. Pero con el aumento continuo cánceres en la población, es de gran importancia que este tipo de tratamiento más eficaz se vuelva el convencional.

Las ventajas de la radiación con iones de carbón son muchas. En primera instancia, son capaces de depositar la energía de radiación mucho más precisamente y sin que mucha de esta dosis se quede fuera del tumor.  En la siguiente gráfica (a) se observa que el perfil de las partículas pesadas es mucho más preciso que el de los rayos x. En la gráfica (b) se ve cómo si se usan múltiples rayos para ampliar el pico y darle a todo el tumor, las partículas pesadas depositan toda la energía justo donde la necesitas sin mucha radiación depositada en tejido sano. [5]

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Otra ventaja es que el carbón tiene mayor energía de transferencia lineal (LET, por sus siglas en inglés), lo que significa que entrega más energía por unidad de distancia que el fotón y el protón. Esto significa que radiación con estas partículas causa un rompimiento de las doble hebras del ADN con solo una colisión, resultando en mayor muerte de células cancerosas. [6] También tienen una efectividad biológica relativa (RBE, por sus siglas en inglés) 3 veces más grande que los fotones, lo que quiere decir que con un tercio de la dosis que darías con los fotones, se logrará exactamente el mismo efecto. Lo que implica que el cuerpo se expondrá a mucho menor radiación, así minimizando el daño a tejido sano.

Teóricamente este tratamiento es mucho más efectivo contra el tratamiento de tumores malignos, minimiza la dosis de radiación y el daño a tejido sano, ¿por qué no se utiliza de manera general como tratamiento para el cáncer?

A pesar de que la efectividad del tratamiento es mayor y hay resultados muy prometedores en distintos ensayos clínicos, el costo de construcción y operación de un centro que maneje esta tecnología es muy alto.

Pero principalmente, todo el método de diagnóstico tendría que cambiar para que esto funcione. Hoy en día, existe un margen de error de diagnóstico muy amplio, pues como los fotones son muy inexactos, no importa que la localización del tumor en el diagnóstico no esté actualizada, no tenga la mejor resolución o no sea tan exacta. Esto porque con la radiación de rayos-X hay mucha energía depositada alrededor del tumor, entonces si el diagnóstico no es tan bueno, de todos modos le llegará el tratamiento. Con las partículas pesadas como el carbón, el diagnóstico tiene que ser extremadamente preciso, pues si este es incorrecto, entonces toda la radiación caerá en un lugar sano. Dando paso a la posibilidad de mucha negligencia médica. Para que este tratamiento funcione, antes de aplicar la radioterapia se necesitará imagenología precisa y actualizada del tumor para poder recetar y aplicar las dosis correctas de radiación, cosa que no se acostumbra actualmente, con las recetas de dosis de radiación hechas con imágenes de hasta 3 meses de antigüedad de los tumores. Todo el sistema de diagnóstico y tratamiento médico tendría que cambiar.

Un haz de hadrones en un complejo acelerador, técnicas precisas y actualizadas para diagnóstico y localización de tumores, imagenología antes de tratamiento, herramientas para verificación y monitoreo de la dosis dada resultaría en tratamientos de mucho mayor efectividad en el tratamiento del cáncer. Si se explora el potencial completo en la rutina clínica diaria, este instrumento podría salvar muchas vidas. Si es un tratamiento más costoso, en tiempo, diagnóstico y operación, pero ofrece muchas ventajas que no deberían de quedarse en ensayos clínicos, en especial cuando el cáncer es una enfermedad que se lleva a muchas personas al año. Es tiempo de que los avances de la ciencia a merced de la salud de las personas sean utilizados en los tratamientos reales para las enfermedades, en lugar de que estas curas y métodos se queden en laboratorios científicos sin implementarse, y los avances médicos nunca lleguen a probar su habilidad para salvar vidas.  

Mariana Osorio

 


Lista de referencias:

  1.     Osama M., Brock J., Janapriya S., Pompos A., . . . Nathan K.. (2017). Carbon Ion Radiotherapy: A Review of Clinical Experiences and Preclinical Research, with an Emphasis on DNA Damage/Repair. Cancers, 9(6):66.
  2.     Pompos A., Durante M. & Choy H.(2016) Heavy Ions in Cancer Therapy. JAMA Oncol., 2(12):1539–1540.
  3.     Ohno T. (2013). Particle radiotherapy with carbon ion beams. EPMA Journal, 4(9).
  4.     Okada T. et al. (2010) Carbon Ion Radiotherapy: Clinical Experiences at National Institute of Radiological Science (NIRS). Radiat. Res, 51: 255-364.
  5.     Marco Durante, & Jay S. Loeffler. (2009). Charged particles in radiation oncology. Nature Reviews Clinical Oncology,7(1): 37-43.
  6.     Ebner D. and Kamada T. The Emerging Role of Carbon-Ion Radiotherapy. (2016). Front. Oncol. 6: 140.

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