Cómo matar células cancerosas en cuestión de milisegundos
Una reciente investigación con ratones ha conseguido aplicar exitosamente la radioterapia de protones por períodos de milisegundos. Como consecuencia, logró matar el tejido canceroso y preservar las células sanas.
Dentro de los protocolos de tratamiento del cáncer, a más de la mitad de los pacientes oncológicos se les indica la radioterapia. Su fundamento reside en que la radiación ionizante actúa dañando el ADN de las células malignas y ocasiona un retraso de la progresión del cáncer.
Pero este proceso es lento, ya que puede llevar semanas de tratamiento para llegar a dañar el ADN lo suficiente como para producir la lisis celular.
Además, la radioterapia tiene más probabilidades de ser exitosa cuando las células cancerosas han crecido y experimentan el proceso de división que origina nuevas células.
La estrategia de administrar radiación en pequeñas dosis diarias sirve para proteger las células sanas al brindarles más tiempo para que reparen los daños sufridos.
Dentro de la radioterapia, una de las más prometedoras que ha surgido recientemente es la terapia FLASH, que elimina de manera eficaz las células cancerosas y, a la vez, preserva el tejido normal en los casos de cánceres de cerebro, pulmón, intestino y piel.
FLASH: la nueva técnica
En estudios realizados con ratones se había demostrado que el incremento de la tasa de radiación de electrones (fotones) protege contra el deterioro cognitivo durante la irradiación cerebral. En el caso de ratones afectados con fibrosis pulmonar y con síndrome de radiación gastrointestinal, el aumento de la radiación fotónica también protegió al tejido sano.
Pero en el caso de otros tipos de radiaciones, la experiencia demostró que la terapia de protones (PRT) generalmente es más segura y efectiva que la basada en electrones.
Ante esa evidencia, un grupo de investigadores de la universidad de Pensilvania plantearon la hipótesis de que el uso de protones, en lugar de electrones, permitía administrar una dosis más alta de radiación, manteniendo los efectos protectores.
Diseño y desarrollo de un nuevo equipo
Esta nueva investigación puso a prueba un novedoso aparato de radioterapia que utiliza protones (la técnica FLASH) empleando como guía la tomografía computarizada. Los hallazgos aparecen publicados en el International Journal of Radiation Oncology, Biología y física.
El equipo de científicos, a fin de probar su hipótesis y «para comprender los efectos biológicos de los haces de protones [FLASH]», diseñaron y construyeron un aparato de radioterapia que puede administrar PRT o radiación estándar.
Los investigadores utilizaron un «haz de punto único» para crear un «sistema de dispersión doble». Con este método, lograron concentrar la dosis de radiación necesaria, empleándola de manera más focalizada y efectiva.
Posteriormente, probaron el nuevo aparato en un modelo de ratón con cáncer de páncreas. Para esto, asignaron a los animales de manera aleatoria para recibir distintas dosis de radiación FLASH o estándar en un área focal que incluía el tumor y el intestino superior.
En palabras del autor del estudio, el doctor James M. Metz: «Hemos podido desarrollar sistemas especializados para generar dosis de FLASH, demostrar que podemos controlar el haz de protones y realizar una gran cantidad de experimentos para ayudarnos a comprender las implicaciones de la radiación de FLASH. Simplemente no podríamos haberlo hecho con una configuración de investigación más tradicional».
El equipo tuvo que desarrollar sistemas de sensores para la medición y para la dosificación precisa de radiación, debido a que los detectores estándar se saturaban por las altas emisiones de protones producidas.
Resultados e implicancias de FLASH
En el modelo de ratón con cáncer de páncreas, el equipo apuntó con éxito a los tumores cancerosos, al tiempo que redujo el daño agudo y crónico de las células del tracto gastrointestinal.
«Esta es la primera vez que alguien publica resultados que demuestran la viabilidad de usar protones, en lugar de electrones, para generar dosis de FLASH con un acelerador para tratamientos clínicos», explica Metz.
Las pruebas con FLASH realizadas en ratones han dado resultados muy satisfactorios. Los protones concentrados en una pequeña área administran la radiación con mayor precisión en el tumor. De esta manera, el daño producido en los tejidos adyacentes es mínimo.
Otra ventaja de este método es que la terapia puede completarse en una sola sesión. Su duración es inferior a un segundo, lo cual marca una dramática diferencia en comparación con la radioterapia convencional que debe aplicarse durante varias semanas.
Sumado a lo anterior, se ha podido demostrar que esta técnica tiene mayor capacidad de penetración en los tejidos y que tendría una gran utilidad para eliminar tumores en tejidos más profundos, cuya ocurrencia puede darse en cualquier órgano.
Para aplicar esta técnica, solo hace falta un equipo que soporte la carga de trabajo necesaria para tratar a los seres humanos. Una vez conseguido esto, se podría lograr un tratamiento mucho más efectivo en la lucha contra el cáncer. Además, se mejoraría la calidad de vida de los pacientes oncológicos al disminuir los efectos secundarios causados por la radiación convencional.
