02:20 08 Marzo 2021
Scienza e tech
URL abbreviato
0 130
Seguici su

Un anno fa un paziente oncologico si è sottoposto per la prima volta alla radioterapia flash. A novembre sono cominciati i test clinici di questo trattamento con l’ausilio di un acceleratore di protoni. L’obiettivo è trattare la neoplasia con una elevatissima dose di radiazioni per millisecondo: così si riescono ad uccidere solo le cellule malate.

L’effetto “flash” viene studiato da pochi anni e l’introduzione nei trattamenti su larga scala sarà riservata al futuro. Tuttavia, i risultati finora ottenuti lasciano ben sperare.

Il primo paziente

A giugno del 2018 gli scienziati dell’ospedale universitario di Losanna guidati da Marie-Catherine Vozenin hanno proposto a un uomo settantacinquenne affetto da un linfoma di sottoporsi a un trattamento “flash” sperimentale. La diagnosi era stata emessa all’uomo dieci anni prima e da allora il paziente si era sottoposto a 110 sedute di radioterapie, ma le neoplasie maligne cutanee non si erano fermate e ora le radiazioni avevano intaccato anche dei tessuti sani. Il paziente è stato avvisato del fatto che il nuovo metodo non era ancora stato testato sugli esseri umani, ma l’uomo ha accettato.

La clinica disponeva già di un acceleratore lineare di elettroni grazie al quale si eseguivano i test preclinici su gatti e maialini nani. Come obiettivo è stato selezionato una neoformazione resistente delle dimensioni di 3,5 cm.

Questi impianti emettono fotoni generati nel processo di rallentamento degli elettroni. Nella radioterapia tradizionale è necessario un certo numero di sedute di qualche minuto ciascuna per irradiare piccole dosi. L’acceleratore di Losanna, invece, emette elevate dosi di energia sotto forma di impulsi brevissimi, pertanto è sufficiente una sola seduta. Il primo paziente ha ricevuto 15 gray per 10 impulsi di durata nell’ordine di grandezza del microsecondo.

Come riporta l’articolo in merito agli esiti dell’esperimento, dopo 10 giorni la neoplasia si è ridotta, dopo 36 era sotto controllo e dopo 5 mesi era completamente sparita. Le infiammazioni ai tessuti circostanti sono passate più rapidamente del normale.

Cos’è l’effetto flash

L’interesse nei confronti della terapia flash cominciò nel 2014 dopo la pubblicazione ad opera dello stesso gruppo di scienziati di Losanna sulla rivista Science di un articolo relativo agli esperimenti su gatti affetti da un cancro appositamente impiantato.

È emerso che, se si aumenta sensibilmente la potenza delle radiazioni, l’impatto sui tessuti malati è molto maggiore che su quelli sani. Questo ha aperto prospettive del tutto nuove.

Con la radioterapia tradizionale si utilizzano i fotoni su tutto l’organismo o sull’area corporea interessata. Così l’energia del raggio cala gradualmente a mano a mano che interagisce con i tessuti circostanti. Di norma, con una dose le cellule malate non muoiono, pertanto servono più sedute. La dose viene creata in modo da non uccidere gli organi sani, ma una dose simile non basta poi per distruggere completamente le neoplasie. Per gli organi vitali (occhi, cervello) questo metodo non funziona perché non agisce sulle tipologie di cancro radioresistenti.

Se invece si irradia la neoplasia con una dose più elevata, ma in maniera istantanea, le cellule malate muoiono, mentre quelle sane ad esse circostanti rimangono in vita. Questo è stato osservato già alla metà del XX secolo ma al tempo era tecnicamente impossibile attuare nella pratica l’effetto flash.

Le moderne tecnologie invece consentono di risolvere questo problema.

Con radiazioni ionizzanti le particelle ad alta energia (fotoni, raggi gamma) danneggiano direttamente i filamenti di DNA. Inoltre, ionizzano l’acqua presente nelle cellule innescando una cascata di reazioni chimiche. L’ossigeno all’interno della cellula viene impiegato per la formazione di radicali liberi che attaccano il DNA, la cellula soffoca e viene avvelenata dai prodotti del suo stesso metabolismo.

Il problema consiste nel fatto che sulle neoplasie, quasi completamente private di ossigeno, le radiazioni hanno un’azione meno potente. Questi tumori sono definiti radioresistenti. In questi casi i tessuti sani, che denotano invece un buon approvvigionamento di ossigeno, muoiono. Ecco perché con la radioterapia tradizionale in una seduta viene irradiata una piccola dose con una potenza nell’ordine di 0,03 gray al secondo. Con la radioterapia flash invece si arriva a più di 40 gray. Ma l’irradiamento dura pochi microsecondi.

Gli scienziati spiegano che l’effetto flash porta all’ipossia della cellula: infatti, grazie alla somministrazione d’urto della dose di radiazioni la cellula viene privata dell’ossigeno. Probabilmente le forme attive di ossigeno si comportano in maniera diversa a seconda che si tratti di cellule normali o cellule tumorali. Si ipotizza altresì che anche la reazione immunitaria dell’organismo alle radiazioni svolga un proprio ruolo, nello specifico mediante il fattore di crescita trasformante beta TGF-β. Questa citochina che precede la risposta infiammatoria viene sintetizzata nell’organismo in presenza di piccole dosi di radiazioni. Ma se la potenza di irradiamento è estremamente elevata i livelli di questa citochina, al contrario, calano e non si presentano di conseguenza complicanze.

Scoperta dell’effetto ultra-flash

“L’effetto flash è ovviamente una realtà, ma i ricercatori vorrebbero aumentare la potenza, a 100 gray al secondo. Ad ogni modo rimane importante garantire l’estrema precisione dell’irradiamento. Per farlo il nostro acceleratore si è rivelato più che in grado”, spiega Sergey Akulinchev, direttore del laboratorio di fisica medica presso l’Istituto di ricerca nucleare dell’Accademia nazionale russa delle Scienze in occasione della conferenza online del 2 dicembre dedicata al cinquantesimo dalla fondazione dell’istituto.

L’Istituto di ricerca nucleare dispone di un acceleratore lineare di protoni di epoca sovietica. Rispetto alla radioterapia tradizionale l’irradiamento di protoni ha un grande vantaggio. Queste particelle sono più pesanti, vanno accelerate, ma penetrando nell’acqua o nell’organismo rilasciano la maggior parte dell’energia alla fine del loro viaggio, nel cosiddetto picco di Bragg. Il fascio di protoni crea un tagliente bisturi invisibile in grado di tagliare con estrema precisione un tumore anche in profondità. La terapia con i protoni è adeguata nel caso di tumori dislocati in punti molto complicati. Naturalmente, si è pensato anche ad utilizzare la modalità flash anche per i protoni. A novembre in una clinica pediatrica di Cincinnati (USA) hanno trattato per la prima volta in questo modo un paziente utilizzando un ciclotrone Varian. Questo ha dato avvio al primo studio clinico al mondo sulla terapia flash. Gli scienziati intendono trattare dieci pazienti che presentano metastasi ossee.

La potenza della dose garantita dall’impianto Varian è di 70 gray al secondo, se la massa obiettivo ha un peso fino a 100 gr. L’acceleratore lineare dell’Istituto russo di ricerca nucleare, invece, garantisce una radiazione di 300.000 gray al secondo per un target di 1 kg. Parrebbe inopportuno mettere a confronto un potente impianto scientifico destinato alla prospezione spaziale e uno preposto invece alle cure mediche. Tuttavia, gli studi sulla radioterapia si svolgono comunque spesso in centri di ricerca sugli acceleratori. I risultati ottenuti sono facilmente comparabili.

“Un impulso dell’acceleratore garantisce 1013 protoni, che sono sufficienti per trattare un tumore. Un flusso così elevato ci ostacolava nella terapia tradizionale, mentre ora è diventato il vantaggio decisivo nella terapia flash”, osserva Akulinchev.

Gli scienziati hanno condotto esperimenti su un fantoccio ad acqua e colture cellulari. Con la radiazione a impulsi di intensità pari a 10 milliampere hanno irradiato un target con una dose di 50 gray. E per farlo ci sono voluti solo 100 microsecondi.

“È emerso che in questo caso le cellule tumorali vengono inibite ancor di più e diminuiscono anche i danni provocati ai tessuti sani. Mediante un irradiamento molto potente siamo riusciti a dimostrare l’effetto ultra-flash”, commenta lo scienziato russo.

Al momento a Troitsk sull’acceleratore dell’Istituto di ricerca nucleare sono in corso i test. Se verrà confermato l’effetto ultra-flash, avremo compiuto un importante passo verso una nuova tipologia di radioterapia.

RegolamentoDiscussione
Commenta via SputnikCommenta via Facebook