Algún día, los sistemas especializados podrían bombardear a los pacientes con cáncer con partículas para administrar un curso completo de radioterapia en solo microsegundos, sugiere una nueva investigación.
Usando una técnica emergente conocida como radioterapia flash, los médicos podrían erradicar los tumores en una fracción del tiempo y a una fracción del costo de la radioterapia tradicional, al menos en teoría. Hasta el momento, la técnica ultrarrápida no se ha enfrentado a ensayos clínicos formales en pacientes humanos, aunque un hombre recibió el tratamiento experimental, informaron los investigadores en octubre de 2019 en la revista Radiotherapy and Oncology. Ahora, un nuevo estudio en ratones, publicado el 9 de enero en el International Journal of Radiation Oncology, Biology and Physics, ha demostrado aún más la promesa de esta terapia contra el cáncer.
"Tiene la misma tasa de control tumoral pero significativamente menos efecto sobre el tejido normal", dijo el coautor del estudio, el Dr. Keith Cengel, profesor asociado de oncología de radiación en el Hospital de la Universidad de Pensilvania.
En otras palabras, la técnica flash parece matar las células tumorales mientras evita tejidos sanos. La técnica funciona bombardeando el sitio del tumor con un flujo constante de partículas, generalmente partículas ligeras, llamadas fotones, o electrones cargados negativamente. Ahora, Cengel y sus colegas han arrojado otra partícula a la mezcla: el protón cargado positivamente.
"Es único en el sentido de que ... nunca se ha hecho", dijo Marie-Catherine Vozenin, directora del laboratorio de radiación-oncología del Hospital de la Universidad de Lausana en Suiza, que no participó en el estudio. Eso no quiere decir que desplegar protones para combatir las células cancerosas sea necesariamente una mejor estrategia que usar fotones o electrones, agregó. "Todas estas estrategias diferentes tienen algunas ventajas y desventajas".
Dicho esto, cada partícula puede ser especialmente adecuada para atacar ciertos tipos de tumores en puntos específicos del cuerpo, lo que significa que los protones pueden ofrecer la mejor opción de tratamiento para algunos pacientes, dijo Cengel.
El tiempo es clave
El nombre "flash" simplemente se refiere a la velocidad ultrarrápida a la que la técnica administra radiación a los tejidos objetivo. Flash dispara las células con la misma cantidad total de radiación que las terapias existentes, pero en lugar de administrar la dosis durante varias semanas en sesiones de minutos, el tratamiento completo dura solo décimas de segundo, dijo Vozenin.
"Si podemos ir a centésimas de segundo, eso es aún mejor", agregó.
La velocidad hace toda la diferencia. En la radioterapia convencional, un paciente puede someterse a docenas de sesiones de tratamiento, durante las cuales los tejidos sanos pueden dañarse mucho antes de que las células tumorales mueran. Pero cuando se administra la misma dosis de radiación a un ritmo más rápido, como con el flash, los tejidos sanos permanecen ilesos. Exactamente por qué sucede eso sigue siendo un misterio.
"Esa es la pregunta del millón ... estamos trabajando duro para tratar de entender eso", dijo Vozenin. La investigación sugiere que el estallido fugaz de radiación puede causar una disminución en los niveles de oxígeno en los tejidos sanos, que generalmente contienen mucho más oxígeno que las células cancerosas. Los tumores resisten la radioterapia tradicional gracias en parte a su falta de oxígeno, por lo que el efecto temporal provocado por el flash podría reforzar las células sanas contra el daño, así como reducir la producción de radicales libres dañinos, según un informe de 2019 en la revista Clinical Oncology.
Pero esta evidencia no explica por qué las células cancerosas reaccionan de manera diferente que las células sanas al tratamiento; Es probable que haya más mecanismos en juego, dijo Vozenin.
Independientemente de por qué funciona, la radiación flash parece prometedora en estudios preliminares, aunque la técnica tiene limitaciones. Los fotones pueden usarse para atacar tumores en todo el cuerpo, pero las máquinas que disparan las partículas aún no pueden disparar lo suficientemente rápido como para lograr la tasa de dosis necesaria. Los electrones de alta energía pueden penetrar en los tejidos para alcanzar tumores profundos, pero son tecnológicamente difíciles de generar. Los electrones de baja energía ofrecen otra opción, pero estos pueden perforar solo alrededor de 2 pulgadas (5 a 6 centímetros) de carne, dijo Cengel.
Si bien los electrones de baja energía pueden ocuparse de los tumores superficiales, Cengel y sus colegas teorizaron que los protones pueden ser más adecuados para atacar las células cancerosas ubicadas más profundamente en el cuerpo. Para probar su idea, tuvieron que construir las herramientas adecuadas para el trabajo.
Poner a prueba
El equipo utilizó un acelerador de protones existente, conocido como ciclotrón, para ejecutar los experimentos, pero realizó varias modificaciones. El truco consistía en aumentar la velocidad a la que los protones podían dispararse desde la máquina, al tiempo que desarrollaba estrategias para controlar dónde aterrizaban los protones y en qué cantidad. Con esta infraestructura en su lugar, el equipo podría controlar mejor la corriente de protones que fluyen desde el ciclotrón, "algo así como un grifo que se puede abrir a tope o gotear", dijo Cengel.
Luego, el equipo apuntó su ciclotrón a ratones modelo. Los tumores inducidos crecieron en el páncreas de los animales y a lo largo de su intestino superior, por lo que los investigadores enviaron un solo pulso de radiación a través de las cavidades abdominales de los roedores. El destello duró entre 100 y 200 milisegundos, y al alinear muchos haces de protones uno al lado del otro, como espaguetis crudos en un tubo apretado, el equipo golpeó toda la cavidad abdominal de una sola vez.
Como era de esperar, el tratamiento obstaculizó el crecimiento tumoral y la cicatrización del tejido que generalmente resulta del cáncer, mientras deja intacto el tejido sano cercano. "Esta es la primera evidencia irrefutable de un efecto 'flash' in vivo con el intestino delgado como blanco usando protones en lugar de fotones o ... electrones", Vincent Favaudon, director de investigación del Institut Curie en París, que no participó en el estudio, dijo Live Science en un correo electrónico.
Si bien tuvo éxito, el estudio se realizó en ratones "y en pequeños volúmenes, que no es el caso en pacientes", dijo Vozenin. En otras palabras, en su forma actual, la técnica de destello de protones solo puede tratar un área pequeña de tejido a la vez. La técnica tendrá que ampliarse significativamente antes de que esté lista para ser probada en animales más grandes y, finalmente, en humanos, dijo.
"La principal limitación radica en la tasa de dosis", agregó Favaudon. La investigación sugiere que los tejidos sanos comienzan a sufrir daños si se exponen a la radiación flash durante más de 100 milisegundos, dijo. "Administrar la dosis en un pulso de un microsegundo siempre es mejor. Por lo tanto, el desafío es aumentar la tasa de dosis en un factor de dos a cinco o incluso más".
Cengel y sus colegas planean continuar optimizando sus herramientas y técnicas mientras trabajan para determinar qué tasa de dosis ofrece el mayor beneficio terapéutico. De esta forma, el equipo llevaría a cabo una especie de ensayo clínico pero con animales como sujetos iniciales. Mientras tanto, Vozenin y sus colegas pronto lanzarán los primeros ensayos clínicos en pacientes humanos para probar sus propias técnicas de flash. Utilizando electrones de baja energía, su objetivo es tratar tumores superficiales, como los que se ven en los cánceres de piel.
"Si podemos validar el concepto de flash en grandes volúmenes y en aplicaciones clínicas, entonces probablemente cambiará toda la radioterapia", dijo Vozenin. Ella dijo que espera que alguna versión de la radiación flash esté ampliamente disponible para los pacientes con cáncer en los próximos 10 años. Favaudon dijo que los tratamientos dirigidos a los tumores de superficie, así como a los expuestos a la cirugía, podrían estar listos en dos años. Las técnicas que utilizan electrones de alta energía y haces de protones podrían estar listas dentro de cinco a 10 años, dijo.
Suponiendo que el flash capee el camino hacia pacientes humanos reales, la técnica podría permitir a los médicos atacar tumores que una vez desafiaron el tratamiento con radiación, dijo Cengel.
"Literalmente podríamos tratar cosas que no son posibles de tratar y curar a personas que no son posibles de curar", dijo. "Obviamente, gran grano de sal en todo eso".
