El CSIC estudia cómo frenar el cáncer con radioterapia basada en protones

Los investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) trabajan en proyectos europeos para ensayar la radioterapia basada en protones contra el cáncer. Concretamente, en el Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), en Madrid, el equipo de Gustavo García Gómez-Tejedor ha trabajado en proyectos europeos para evaluar la terapia de protones y de haces de iones, dos alternativas más eficientes a la radioterapia tradicional, que es poco selectiva.

En la radioterapia habitual, -una de las más comunes en el tratamiento del cáncer, junto a la quimioterapia y la cirugía-, la radiación produce pequeñas roturas en el ADN de las células, lo que provoca la muerte de las células cancerosas. El problema es que no distingue entre las células tumorales y las sanas, por lo que puede perjudicar las áreas del tejido sano que rodean al tumor. En cambio, la terapia de protones o de haces de iones (carbono, oxígeno o helio) permiten atacar las células tumorales de forma más precisa, limitando el impacto en el tejido sano, según explica el investigador. Pero no está exenta de riesgos.

"La gran ventaja de los haces de partículas cargadas (electrones, protones e iones pesados), frente a la radioterapia tradicional, basada en la irradiación con fotones, es que en las primeras la energía del haz primario disminuye gradualmente hasta alcanzar un valor en el que las probabilidades de interacción con las moléculas del haz son máximas. Esto hace que el depósito de energía aumente considerablemente en esa zona, concentrando el efecto de la radiación en la zona a tratar. Dicho fenómeno se conoce como pico de Bragg", detalla García Gómez-Tejedor, que lidera el proyecto.

Fenómeno pico de Bragg

La profundidad a la que se produce el pico de Bragg en el blanco depende de la energía incidente, un factor que permite depositar la mayor parte de la energía del haz dentro del tumor y minimizar así su efecto en el tejido sano. "Con esta técnica se reduce el riesgo de cáncer secundario y mejora la calidad de vida tras el tratamiento. Ambas, tanto con protones como con iones pesados, permiten mejorar la conservación de los tejidos circundantes", asegura García Gómez-Tejedor.

"El efecto biológico de la radiación dentro de la región de interés se refuerza con la inyección de fármacos radiosensibilizadores basados en nanopartículas que aumentan la sensibilidad de las células tumorales a la radiación y potencian su efecto", añade.

El riesgo de esta terapia radica en que esta irradiación genera una gran cantidad de electrones secundarios y radicales libres en las zonas cercanas al punto donde se concentra el depósito de energía del haz de protones o iones (o pico de Bragg), lo que supone un gran incremento del efecto biológico de la radiación.

Interacciones moleculares

Para evaluar este riesgo, el equipo de García Gómez-Tejedor desarrolla modelos basados en interacciones moleculares que miden la efectividad biológica relativa de este tipo de radiaciones; es decir, mide si el riesgo de generar electrones secundarios y radicales libres compensa la eficacia del haz de protones al incidir sobre el tumor.

El proyecto de García-Gómez Tejedor ha estado financiado, en parte, con una acción Marie Sklodowska-Curie del programa marco Horizonte 2020, gracias a la cual ha formado a tres doctores especializados en radioterapia de protones. Mediante esta acción, han colaborado en experimentos radiobiológicos en centros de terapia de protones en Francia, República Checa y Dinamarca, y en terapia de iones pesados en Francia y Alemania.

El equipo del IFF trabaja en colaboración con tres hospitales públicos de Madrid: el Ramón y Cajal, el Puerta de Hierro y el Hospital Universitario de La Paz. En España, las dos primeras instalaciones privadas de terapia de protones se inauguraron en 2020, pero la sanidad pública aún no cuenta con dispositivos para aplicarla.

"Realizamos experimentos radiobiológicos conjuntos en el acelerador de protones del Centro de Microanálisis de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid. Además, en colaboración con el Hospital Universitario Ramón y Cajal de Madrid, estamos desarrollando un nuevo modelo de determinación de dosis basado en el daño a nivel molecular para aplicaciones de radioterapia intraoperatoria con haces de electrones", indica el investigador.