Haces de radiación dan una visión en tiempo real del tratamiento del cáncer en ratones

Los haces de partículas para combatir el cáncer han sido sorprendidos en acción.

Los haces de partículas pueden proporcionar una explosión de energía destructiva directamente a los tumores, asumiendo que el haz esté en el lugar correcto. Ahora, utilizando un haz radioactivo, los científicos ubicaron la ubicación del haz mientras trataban tumores en ratones. Es el primer tratamiento exitoso de tumores con un haz radioactivo, informan los científicos en un artículo presentado el 23 de septiembre en arXiv.org.

La técnica podría eventualmente permitir a los científicos tratar a pacientes humanos con precisión milimétrica, especialmente importante cuando un tumor está adyacente a un órgano sensible como la médula espinal o el tronco del encéfalo.

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Varios tipos de radiación pueden tratar el cáncer. El más común es los rayos X, una luz de altaenergía que puede destruir el ADN en las células tumorales. Pero los rayos X depositan su energía a lo largo de la trayectoria del haz, lo que resulta en posibles daños colaterales en otras partes del cuerpo. La focalización más precisa de los tumores es posible con partículas como protones o iones, átomos cargados eléctricamente, que depositan la mayor parte de su energía en un solo lugar.

El tratamiento con iones se realiza actualmente en más de una docena de centros en todo el mundo. Esos tratamientos utilizan iones estables, no radioactivos, típicamente carbono-12, una variedad de carbono con seis protones y seis neutrones en su núcleo. Las partículas en el haz tienen sus electrones arrancados, lo que les da una carga positiva.

El tumor se enfoca en base a cálculos de cuán profundo penetrará un haz, junto con imágenes previas del paciente, por ejemplo, una tomografía computarizada. Pero los cuerpos no son rígidos, y los órganos pueden desplazarse entre la imagen y el tratamiento. Idealmente, la posición del haz se confirmaría en tiempo real. Eso es justo lo que permite la nueva técnica.

“Si se usa un ion radioactivo, se puede matar al tumor y ver el haz al mismo tiempo”, dice el físico Marco Durante del GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research en Darmstadt, Alemania.

Durante y sus colegas utilizaron iones de carbono-11, que tienen un neutrón menos en sus núcleos atómicos que los iones de carbono-12, haciéndolos radioactivos. Cuando el carbono-11 se desintegra, libera un positrón, una pareja de antimateria cargada positivamente de un electrón. Los científicos pueden detectar ese positrón que se aniquila con un electrón en el cuerpo, a través de la tomografía por emisión de positrones, o PET. Eso identifica dónde el haz deposita sus partículas.

En el estudio, los científicos utilizaron los iones de carbono-11 para tratar ratones con tumores cerca de la columna vertebral. Los científicos pudieron verificar la posición del haz durante el tratamiento y confirmaron que estaba en el lugar correcto. Efectivamente, el tratamiento redujo el tamaño de los tumores.

Los científicos ya habían intentado usar PET para medir la ubicación de un haz de iones estables. Los iones estables no emiten positrones, pero algunos de los núcleos atómicos estables se desintegran a medida que pasan a través de un material. Esos fragmentos pueden generar iones radioactivos que liberan positrones en sus desintegraciones. Pero la técnica es difícil ya que la cantidad de tales partículas es pequeña.

Con haces de iones radioactivos, se emiten muchos más positrones. “Eso permite obtener una imagen muy nítida y hermosa de dónde se detiene la partícula”, dice la física de radiación Mitra Safavi-Naeini de la Organización de Ciencia y Tecnología Nuclear de Australia en Sydney, quien no estuvo involucrada en la investigación.

La técnica también podría ayudar a los científicos a entender cómo se desplaza el material radioactivo a través del cuerpo después de un tratamiento con iones, dice Safavi-Naeini. Las partículas radioactivas son eliminadas del blanco del haz por la sangre que fluye a través del cuerpo. Esto dispersa la señal del positrón con el tiempo. La cantidad de esta eliminación podría ayudar a los científicos a entender si los vasos sanguíneos están siendo destruidos por el tratamiento, cortando así el suministro de energía del tumor. Esto podría ayudar a los científicos a comprender cómo utilizar mejor los haces de partículas para asegurar la muerte del cáncer.