Expertos valencianos trabajan para aumentar la eficacia de los nuevos tratamientos contra el cáncer

La hadronterapia promete desbancar en el futuro a la radioterapia tradicional para terminar con ciertos tipos de cáncer u otras alteraciones neurodegenerativas. En lugar de los fotones (rayos X) utilizados en la radioterapia, la hadronterapia aplica protones o iones de carbono mediante aceleradores de partículas. Por su precisión -permite la concentración de la radiación en un punto sin afectar a los tejidos sanos circundantes- en los últimos años se ha incrementado considerablemente el número de pacientes tratados con esta nueva técnica.

Asimismo, existen unos 30 centros en el mundo que, o bien ya usan estos tratamientos de irradiación, o bien empezarán a ofrecerlos en breve. Entre los centros proyectados, se encuentra el Instituto de Física Médica (IFIMED) que se ubicará en el Parc Científic de la Universitat de València y que ofrecerá el primer servicio de protonterapia de España.

Sin embargo, a fin de aprovechar todo el potencial que ofrece el tratamiento, se detectó la necesidad de mejorar ciertos aspectos como los sistemas de aplicación de la dosis y su monitorización. Para ello se han puesto en marcha varios proyectos europeos, entre los cuales, ENVISION que abarcará, por un lado, el desarrollo de indicadores que evalúen la intensidad de la dosis y, por otro, el diseño de sistemas para monitorizar en directo la zona expuesta al tratamiento. Esto permitirá interrumpir la terapia inmediatamente en caso de incidente con lo cual se disminuirá el margen de error y evitará quemar células sanas.

La definición de una imagen más nítida

Según explica el coordinador del proyecto en el IFIC, el investigador del CSIC Carlos Lacasta: “Durante la terapia con protones o iones para quemar un tumor, es fundamental para el médico saber con exactitud si se está acertando en la zona deseada y si la dosis que se deposita es la que originalmente se había planeado. En la actualidad no existen técnicas efectivas para verlo de manera fidedigna”.

Habitualmente se redacta un plan indicando dónde se va a apuntar y qué dosis se va a aplicar, pero no es hasta después de la sesión cuando se comprueba su alcance mediante un PET. Esta máquina produce un mapa aproximado de dónde se ha depositado la energía pero dispone de menos de 15 minutos para hacerlo porque después de este tiempo la zona irradiada del cuerpo deja de emitir las partículas detectables, detalla el investigador.

Por tanto, ENVISION se centrará en desarrollar innovadores dispositivos de visionado capaces de monitorizar la localización del haz y del tumor en tiempo real, es decir, mientras la persona recibe el tratamiento. Se centra sobre todo en la detección de las reacciones nucleares producidas por la interacción del haz de protones o iones de carbono con los núcleos de los átomos del tumor.

Según Carlos Lacasta: “Ya existen unos aparatos que realizan esta labor, los llamados in-beam PET (ibPET), y funcionan relativamente bien, sin embargo, falla la calidad de imagen que generan porque registra un tipo de reacción que se produce en pequeñas cantidades y falta, por tanto, información para obtener una imagen nítida”. Por eso, parte de este proyecto europeo se dedicará a estudiar otros mecanismos que se podrían registrar, y con qué aparatos, no necesariamente ibPET, para solucionar este problema. “El objetivo final siempre es mejorar la imagen de dónde estás depositando la partícula para que coincida con el tumor”.

La implicación del IFIC

Desde el IFIC, un grupo de más diez personas se dedicará al proyecto, unos a diseñar aparatos y otros trabajarán en la reconstrucción de la imagen, esto es, desarrollar los algoritmos que conviertan los datos en imagen. Entre otros aspectos relevantes, tendrán que averiguar cómo desacoplar los efectos de la respiración de la persona. “No puedes tener a una persona media hora sin respirar, pero al respirar se mueve el tumor y se acaba quemando una parte de tejido sano. Por lo tanto, hay que conseguir que el aparato corrija el haz”.

El tercer aspecto del proyecto es la simulación, explica el investigador del CSIC. Una vez comprendidos todos los procesos físicos que ocurren durante el tratamiento así como los modelos que se emplean para simularlos, es posible hacer pruebas con la simulación que evitan muchos montajes experimentales. Esto es de vital importancia en la fase de desarrollo y, en particular, para determinar la geometría del aparato. Por otra parte, muchos de los modelos de simulación necesitan ser validados con datos experimentales. Por último, a la hora de reconstruir la imagen, es la simulación la que permitirá convertir el mapa de medidas realizadas en imágenes que se puedan interpretar en base a la planificación del tratamiento. Puesto que esto debe hacerse en tiempo real, hay que trabajar en modelos simplificados que permitan hacer las simulaciones mucho más deprisa y que se validarán con datos reales.

Tras los cuatro años se tendrá un prototipo simple o demostrador y se espera que la industria se interese y se encargue de desarrollar el producto final. De todos modos, el equipo que coordina Carlos Lacasta podrá implementar los resultados de sus investigaciones en el IFIMED.

Los socios de ENVISION

ENVISION es un proyecto de cuatro años de duración, se inicia en enero de 2010 e involucra a 15 centros de investigación y dos socios industriales, Siemens y IBA. Coordina el proyecto el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) y participan los principales expertos europeos en este campo así como los centros de hadronterapia de Heidelberg y Pavia, los cuales se podrán beneficiar de manera inmediata de los resultados de la investigación.

Este proyecto se enmarca en la línea de trabajo de la red europea ENLIGHT que aglutina a los principales centros de física médica. Dicha plataforma coordina diferentes investigaciones en este campo, entre los cuales se encuentra el proyecto ULICE y PARTNER, ambos financiados con fondos de la Comisión Europea.

Más información: https://enlight.web.cern.ch/enlight/