Dalla Russia nuovo metodo per combattere le metastasi, ci si affida ai protoni

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misurazione protone - Sputnik Italia, 1920, 12.02.2022
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Approfondimento
Oggi nel trattamento del cancro sono stati raggiunti successi incredibili, che neanche ci si sarebbe sognati alla fine del XX secolo. La medicina nucleare è all'avanguardia. Per 60 anni, questa branca della medicina è stata sviluppata con successo a Obninsk, presso il Centro medico scientifico radiologico A. F. Tsyb.
Nella Giornata mondiale contro il cancro, Sputnik dedica un approfondimento ai farmaci e alle tecnologie uniche create presso questo Centro, le quali salvano la vita di migliaia di pazienti.

Trattamento a ioni carichi

Tre anni fa è stato inaugurato a Obninsk il Centro di terapia protonica, dove vengono trattati i tumori più gravi. Le neoplastie vengono irradiate con un fascio di protoni, che parte da un acceleratore non ad uso scientifico, ma medico. In un edificio separato è stato installato un sincrotrone circolare dal diametro di soli 5 metri. I pazienti vengono portati lì, fatti sedere su una apposita sedia, indossano una maschera e si sottopongono alla terapia.
I protoni penetrano il tessuto ad una profondità compresa tra 7 e 10 centimetri e il fascio praticamente non riesce a disperdersi. Tutta la sua energia viene scaricata nel punto finale della traiettoria, il cosiddetto picco di Bragg. Le particelle colpiscono le cellule e il DNA. La parte difficile consiste nel selezionare i parametri giusti per dirigere il fascio con precisione sul tumore, senza colpire il tessuto circostante. Questa procedura risulta più facile con i protoni che con gli elettroni e i fotoni.
Gli scienziati paragonano il fascio di protoni a un bisturi che brucia letteralmente la neoplasia maligna. Solo che, a differenza di uno strumento fisico vero e proprio, questo fascio non danneggia il tessuto circostante. Il che significa che può essere usato per i tumori inoperabili nella testa e nel collo e quelli dislocati vicino agli organi critici.
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"Il macchinario è stato concepito in maniera così accurata che può essere utilizzato da un numero assai limitato di figure, quali operatori e medici specializzati. Si tratta di personale altamente qualificato a fornire un trattamento di elevata qualità", osserva Vyacheslav Saburov, ingegnere del dipartimento di Biofisica delle radiazioni del Centro di ricerca Tsyb.
Il macchinario è stato inventato da Vladimir Balakin, scienziato russo del Centro di Fisica e Tecnologia dell'Accademia nazionale russa delle Scienze. Lo scienziato ha iniziato la sua attività a Novosibirsk, sotto la guida del fisico nucleare sovietico Gersh Budker, e poi si è trasferito nel polo scientifico di Protvino, vicino a Mosca. Lì, negli anni '90, ha dato vita alle sue idee. Nel 2017, il suo sistema di terapia protonica Prometheus è stato riconosciuto come prodotto sanitario a tutti gli effetti e la successiva inclusione nella lista degli strumenti sanitari ad elevato potenziale tecnologico ha contribuito ad ampliare la gamma dei pazienti. Diverse unità sono state acquistate da organizzazioni scientifiche e mediche straniere.
"Ci sono tre acceleratori di questo tipo in funzione negli Stati Uniti e l'Australia ha creato il primo centro di protoni basato su questo sistema", precisa Saburov.
Secondo lui, Prometheus è significativamente più economico delle sue controparti straniere. Questo è molto importante per fornire un'assistenza sanitaria su larga scala.
"Era molto importante costruirlo a Obninsk, per sviluppare questa tecnologia e renderla disponibile ai pazienti di tutto il Paese", aggiunge il fisico.
La Russia vanta ora 3 centri di terapia protonica, tra cui quelli di Dimitrovgrad e di San Pietroburgo. Ma ne servirebbero almeno 100. Solo a Obninsk, 600 pazienti hanno ricevuto il trattamento in un anno.
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Qui si sta sviluppando un altro approccio innovativo: quello basato sugli ioni di carbonio. Sono particelle piuttosto pesanti, che richiedono più energia per sviluppare l’accelerazione. Gli scienziati del polo scientifico di Protvino hanno realizzato un canale d’uscita separato dai grandi acceleratori ad uso scientifico. I test sulle colture cellulari e sugli animali vanno avanti da anni. I risultati sono molto incoraggianti. I fisici sono pronti a progettare un centro medico completo per la terapia al carbonio.

Radiazione utile

"Più di 80 anni fa, il 31 marzo 1941, lo iodio radioattivo fu usato per la prima volta per trattare un paziente con tireotossicosi. Questa è considerata la nascita della teranostica: terapia e diagnosi insieme. Lo iodio è diventato il preparato più popolare nella terapia con radionuclidi, lo usiamo dal 1982", afferma Valery Krylov, direttore del reparto di cure radiochirurgiche con nuclidi presso il Centro di ricerca Tsyb.
Un isotopo radioattivo è un atomo instabile che emette energia e con il tempo si trasforma in un altro elemento chimico. Per esempio, lo iodio-131 emette raggi gamma e raggi X distruttivi per le cellule. Questo isotopo, come lo iodio normale, è specificamente assorbito dalle cellule tiroidee per generare ormoni, il che ha reso possibile la terapia.
I radionuclidi si accumulano nei tessuti e sono chiaramente visibili quando vengono scansionati in una telecamera gamma e in un tomografo PET. La diagnosi è spesso combinata al trattamento, utilizzando lo stesso farmaco.
Oltre allo iodio, vengono utilizzati molti isotopi, come il samario-153. Questo, tra l'altro, è prodotto anche a Obninsk. Tuttavia, prima del trattamento con questi radionuclidi, è necessario ottenerli sotto forma di farmaco, cioè combinarli con un vettore che trasporta il farmaco alle cellule tumorali. Questa è l'essenza della terapia mirata.
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È stato al Centro di ricerca Tsyb che è stato creato e testato il primo farmaco mirato a base di renio-188. Ora è in fase di sperimentazione il lutezio-177, per il trattamento del cancro alla prostata.
La scoperta di molecole speciali sulla superficie delle cellule prostatiche, gli antigeni di membrana specifici della prostata (PSMA), ha aperto la strada a questo metodo. Quando le cellule degenerano in neoplasie, la concentrazione di recettori PSMA aumenta. Non resta che creare una molecola legante che riconosca i recettori PSMA e si leghi ad essi per poi attaccarvi un isotopo radioattivo. Si inocula in vena questo composto, la molecola legante trova il tumore, passando per la circolazione sanguigna, e, una volta identificato, il radionuclide inizia a distruggerlo.
"Questo metodo è stato inventato per rilevare le metastasi. Oggi al vettore si attacca una sorta di carica da combattimento che, con l’ausilio delle radiazioni alfa e beta, distrugge le cellule tumorali”, spiega Vasily Petriev, direttore del laboratorio sperimentale di Medicina nucleare.
Tutti gli elementi del farmaco mirato sono prodotti in Russia. Il vettore peptidico è fornito da Pharmsintez, mentre il lutezio-177 è prodotto a Dimitrovgrad.
Per realizzare un farmaco mirato, sono necessari molti esperimenti, compresi quelli sugli animali. A questi ultimi vengono introdotte cellule maligne della ghiandola prostatica umana, viene iniettato il farmaco nella vena caudale e si osserva ciò che accade.
Il lutezio-177 è ideale per i tumori più avanzati, che hanno dato origine a metastasi multiple. Trenta pazienti hanno già ricevuto il trattamento sperimentale nella clinica a partire dal 14 maggio 2021. Prossimamente sono previsti test clinici.
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"Venti o trent’anni fa,il tasso di sopravvivenza era diverse volte inferiore, perché non c'erano regimi terapeutici per il cancro al seno e alla prostata con una capacità così elevata. Ora la situazione è migliorata enormemente, anche grazie alla terapia mirata e all'abbondanza di radiofarmaci", sottolinea il dottor Krylov.

Valigia nucleare

Per avere radionuclidi in qualsiasi clinica oncologica in tutto il Paese e nel mondo, è necessario garantirne il trasporto in sicurezza. Per fare questo, esistono sono appositi contenitori ermetici in cui vengono preparate anche le soluzioni create all'Istituto Leipunsky di fisica e ingegneria energetica.
"Se anche il contenitore cadesse da un aereo, rimarrebbe intatto", osserva Nikolay Nerozin, direttore del Comitato Tecnico Scientifico per gli Isotopi e i Radiofarmaci dell'Istituto Leipunsky.
All'interno del contenitore vi è una colonna di vetro con una sostanza che assorbe il radionuclide genitore. In questo caso, si tratta di tungsteno-188, con un'emivita di 69 giorni. Il suo isotopo figlio, il renio-188, è usato nei radiofarmaci.
"Il generatore di renio ha una durata di almeno 6 mesi e ha una capacità pari a circa 100 unità. Il radiofarmaco viene prodotto in clinica e utilizzato immediatamente", commenta il fisico.
Quest'anno gli scienziati dell'Istituto Leipunsky hanno brevettato la loro invenzione e ora possono inviare il renio-188 in diverse regioni per la sperimentazione. A Obninsk stanno cercando di creare microsfere con questo isotopo, così come in combinazione con l'albumina. Non c'è ancora un solo farmaco al renio-188 nel mondo che abbia superato tutte le fasi dei test clinici e la Russia potrebbe diventare leader in questo senso.
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L'Istituto Leipunsky produce anche isotopi di attinio-255, considerati da alcuni il futuro della terapia nucleare. Questi isotopi sono prodotti per il momento soltanto in Germania e negli USA irradiando principalmente il radio-266 su un acceleratore con una reazione fotonucleare.
Questo isotopo vive per pochi giorni, quindi deve essere prodotto continuamente. Al mondo si riesce a raccoglierne soltanto 1,5 curie l’anno, ma ne servirebbero 100. Per ottenerne di più, è necessario sviluppare nuovi approcci. Ad esempio, a Dimitrovgrad si usa un reattore. "Un isotopo unico con un'emivita di 10 giorni, non percorre grandi distanze. E se venisse portato direttamente alle cellule tumorali, non farebbe che ucciderle", conclude Nikolay Nerozin.
Nel prossimo futuro, gli scienziati intendono trovare una molecola in grado di trasportare l'attinio-255.
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