Il futuro della radioterapia

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Il cancro è un insieme di malattie relazionate tra loro, le cellule del corpo iniziano a dividersi senza più fermarsi e si espandono verso i tessuti intorno. Il cancro è una malattia che riguarda sempre più persone, per questo è molto importante che il suo trattamento migliori ogni volta di più.  Più dei due terzi dei pazienti riceve radioterapia, sola o accompagnata da altri  trattamenti, come la chirurgia o la chemioterapia. (1) Essendo uno dei trattamenti più utilizzati, è fondamentale che si usi al massimo del suo potenziale, e che il tipo di radiazioni utilizzate sia il migliore per trattare il cancro senza danneggiare le parti sane del corpo in prossimità delle quali si trova. Oggi ciò non accade, le  radiazioni più utilizzate sono quelle a raggi X, che presentano svantaggi significativi rispetto alle radiazioni a ioni pesanti, o a particelle più grandi.

La radioterapia è un trattamento contro il cancro, consiste nel somministrare alte dosi di radiazioni ionizzanti a un tumore ben localizzato nel corpo. La radiazione ionizzante è quella che è capace di ionizzare la materia, ossia le onde elettromagnetiche o particelle che scontrandosi con atomi di materia normale gli estraggono i loro elettroni legati; Ciò implica che cambiando forma della materia si può danneggiare il tessuto vivo. L’obbiettivo è che questa radiazione arrivi ad uccidere le cellule tumorali e che gli effetti tossici sul tessuto circostante, che si espone inevitabilmente alle redazioni, siano bassi. L’esito di questa terapia è profondamente limitato dal danno al tessuto sano (2).

Nella radioterapia convenzionale le radiazioni ionizzanti usate sono i fotoni (raggi X). C’è una fonte esterna che emette i raggi X, come nelle macchine usate per fare le radiografie, questi rilasciano la loro energia nel tumore. L’obbiettivo sarebbe quello di determinare le giuste dosi contro il tumore, la quantità di radiazioni con la quale si ucciderebbero le cellule cancerose, e somministrare questa dose direttamente ala tessuto malato. Tuttavia, la radiazione ha delle limitazioni intrinseche e i raggi di protoni per quanto ben definiti si disperderebbero nel corpo percorrendo all’aumentare della distanza da percorrere nel corpo.

La radiazione funziona colpendo il DNA delle cellule cancerose. Quando invia fotoni, c’è un fascio di luce che collide con le particelle lungo il suo cammino, nello scontro gli sottrae energia, ciò può generare rotture nella catena del DNA e la morte della cellula.  Ma i  raggi X spesso causano la rottura di una sola elica del DNA, ed è necessario che si rompano entrambe le eliche perché la cellula muoia. Questo perché le cellule possiedono dei meccanismi per riparare la rottura di una elica e possono sopravvivere dopo il trattamento. (3) Un altro problema con i fotoni è che, non avendo massa, ogni interazine fa si che cambino direzione e perdano energia, così come un raggio di luce che era perfettamente dritto si disperde fino ad avere un diametro molto più ampio, anche la dose si deposita anche nel tessuto sano. Il secondo tipo di radiazioni usate nella radioterapia sono quelle a protoni. Questo tipo di radiazione ha un vantaggio nella disposizione della dose nel tumore a livello di precisione, oltre ad avere una massa, il fascio si disperde meno rispetto a quello di fotoni.

Nel grafico 1 possiamo osservare ciò. In azzurro è indicata la dose ideale per un tumore ben localizzato, nulla esce dai propri margini. Ovviamente questo è impossibile la linea tratteggiata grigia è la distribuzione della dose con fotoni. Come si può osservare, la dose più grande si deposita prima di raggiungere il tumore. Allo stesso modo buona parte della dose si deposita dopo. Alcune persone potrebbero pensare che la soluzione sarebbe somministrare una dose più grande di radiazioni perché se ne depositino di più nel tumore, ma questo porta solo molto del tessuto sano posteriore ad essere colpito, inoltre si danno al corpo più radiazioni di quante ne riceva, cosa che è molto pericolosa.

Perché, così come la radiazione rompe le catene di DNA cancerose, fa lo stesso con quelle sane, facendo più male che bene, Nel grafico si può anche vedere che ciò migliora coi protoni, ma anche questi si disperdono lateralmente, per cui la distribuzione non è molto precisa. (2) Infine, anche se hanno dei vantaggi fisici rispetto ai raggi X, clinicamente i risultati migliorano solo del 10% ed è molto più costoso realizzarlo. Quindi la relazione costi-benefici non è buona.

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Ma esiste un’altra opzione, la radioterapia con ioni pesanti. Questa è stata proposta per la prima volta da Robert Wilson nel 1946. Agli inizi degli anni 50 si iniziò ad utilizzare la tecnologia in campo clinico. In Giappone nel 1984 si costruì lo HIMAC (acceleratore medico di ioni a Chiba) nell’Istituto Nazionale di scienza radiologica (NIRS), con questo si cominciò la terapia con radiazioni con ioni di carbonio (4) Al momento le strutture di radioterapia con carbonio mantengono una crescita lenta, ma costante, con 8 centri, principalmente in Giappone e Germania. Ma con l’aumento continuo di casi di cancro tra la popolazione, è fondamentale che questo tipo di trattamento più efficace diventi convenzionale.

I vantaggi delle radiazioni con ioni di carboni sono molti,. In prima istanza, sono capaci di depositare l’energia di radiazione molto più precisamente e senza che molta di questa dose rimanga fuori dal tumore. Nel seguente grafico (a) si osserva che il profilo delle particelle pesanti è molto più preciso rispetto a quello dei raggi X. Nel grafico (b) si vede come si usano raggi multipli per ampliare l’apice, le particelle pesanti depositano tutta l’energia proprio dove ce n’è bisogno senza troppe radiazioni somministrate al tessuto sano. (5)

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Un altro vantaggio è che il carbonio ha un maggiore trasferimento di energia lineare (LET, sigla inglese), il che significa che consegna più energia per unità di distanza del protone e del fotone, Questo significa che radiazioni con queste particelle causano una rottura di entrambe le eliche del DNA con una sola collisione, eliminando così più cellule cancerose. (6) Inoltre hanno una efficacia biologica relativa (RBE, sigla inglese) tre volte più grande dei fotoni, il che significa che il corpo si esporrà a molte meno radiazioni, minimizzando così il danno al tessuto sano.

Teoricamente questo trattamento è molto più efficace contro il trattamento dei tumori maligni, minimizza la dose di radiazioni e il danno al tessuto sano, perché non si usa in modo generale come trattamento contro il cancro?

A prescindere dal fatto che l’efficacia del trattamento sia maggiore e che ci sono risultati molto promettenti in diverse sperimentazioni cliniche, il costo della costruzione e operazione di un centro che tratti questa tecnologia è molto alto.

Però principalmente, tutto il modo di diagnosi dovrebbe cambiare perché questo funzioni. Oggi esiste un margine di errore di diagnosi molto ampio, ma dal momento che i fotoni sono molto imprecisi, non importa che la localizzazione nel diagnosi sia aggiornata, non abbia la migliore risoluzione o non sia così esatta. Questo perché con la radiazione a raggi X c’è molta energia depositata intorno al tumore, quindi se la diagnosi non è poi così buona, comunque il trattamento lo raggiungerà. Con le particelle pesanti come il carbonio, la diagnosi deve essere estremamente precisa, perché se fosse incorretto tutta le radiazioni finirebbero in un punto sano. Dando spazio alla possibilità di molta negligenza medica. Perché questo trattamento funzioni, prima di applicare la radioterapia si necessiterà una diagnostica delle immagini precisa e aggiornata del tumore per poter prescrivere e applicare la dose corretta di radiazioni, cosa che non succede attualmente, con le prescrizioni di dosi di radiazioni fatte con immagini dei tumori vecchie più di tre mesi. Tutto il sistema di diagnosi e trattamento medico dovrebbe cambiare.

Un fascio di adroni in un complesso acceleratore, tecniche precise e aggiornate per la diagnosi e localizzazione dei tumori, diagnostica di immagini prima del trattamento, strumenti di verifica e monitoraggio della dosi data vorrebbero dire trattamenti con molta più efficacia nella cura del cancro. Se si esplora il potenziale completo nella routine clinica quotidiana, questo strumento potrebbe salvare molte vite. Sì, è un trattamento più costoso, a livello di tempo, diagnosi e operazione, ma offre molti vantaggi che non dovrebbero rimanere relegati alle sperimentazioni mediche, specialmente quando il cancro è una malattia che miete molte vittime ogni anno. E’ tempo che i progressi della scienza circa la  salute delle persone siano utilizzati nei trattamenti reali per le malattie, invece che far rimanere queste cure e metodi  nei laboratori scientifici senza essere implementate, e che i progressi medici non arrivino mai a testare la loro capacità nel salvare vite.

 

Mariana Osorio

Traduzione di Maria Vittoria Saccavini

 


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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