Fisica e medicina sono davvero così distanti? L’adroterapia, utilizzando la tecnologia che ha portato alla scoperta del Bosone di Higgs, può combattere i tumori resistenti alle terapie tradizionali.
L’adroterapia, o terapia adronica, è una forma di radioterapia impiegata nel trattamento di tumori. Alla sua base vi sono delle particolari particelle subatomiche, gli adroni (dal greco “hadrós” che significa “massiccio”), che si caratterizzano per la loro partecipazione a interazioni nucleari forti. Attualmente, nel modello standard, gli adroni non sono particelle elementari, ma sono dotate di una certa struttura interna costituita da quark, due o tre in base al tipo di particella. Gli esempi più classici di tali particelle sono il protone e il neutrone.
Come funziona la radioterapia?
La radioterapia tradizionale, spesso affiancata ad altri trattamenti come la chemioterapia o la chirurgia, è nota per essere una terapia indolore, localizzata e non invasiva, capace di provocare la morte delle cellule tumorali per mezzo di radiazioni ionizzanti. Tali radiazioni sono comunemente erogate da acceleratori lineari (linac) che utilizzano, a seconda delle loro caratteristiche, fasci di raggi X di varia energia o fasci di elettroni. Essi sono in grado di penetrare la materia rilasciando energia al suo interno.
Ma cosa accade esattamente nel nostro corpo quando ci sottoponiamo ad una terapia di questo tipo? Sebbene l’azione della terapia sia mirata a distruggere esclusivamente le cellule tumorali, può accadere che anche delle cellule sane risultino danneggiate. L’elevata energia utilizzata, molto più alta rispetto a quella impiegata in diagnostica per le comuni radiografie, viene inevitabilmente rilasciata anche nelle vicinanze del bersaglio, andando a danneggiare il DNA delle cellule. Tuttavia, gli effetti collaterali risultano ridotti in quanto le cellule sane sono maggiormente in grado di riparare i danni inflitti dalle radiazioni, al contrario delle cellule cancerogene che, disponendo di meccanismi meno efficienti, subiscono inevitabilmente un danno più letale.
Quali sono i vantaggi dell’adroterapia?
L’adroterapia, come la radioterapia, sfrutta le radiazioni per distruggere le cellule tumorali. Il principale vantaggio di questa terapia è quello di essere un trattamento più mirato e meno invasivo, grazie alla presenza di particelle più pesanti e più energetiche. Tali caratteristiche consentono alle particelle di essere indirizzate con maggiore precisione sul bersaglio, rilasciando la loro energia esclusivamente sulla massa tumorale. Al contrario dei raggi X che rilasciano significative dosi di energia anche prima e dopo il bersaglio, il fascio di adroni, penetrando nel corpo del paziente, subisce una decelerazione, fino ad arrivare ad un punto in cui si ferma e rilascia tutta l’energia residua. Questo punto è denominato picco di Bragg e coincide esattamente con il sito in cui è collocato il tumore.
Grazie al picco di Bragg, possiamo immaginare gli adroni come dei “proiettili intelligenti” capaci di essere sparati a profondità differenti al variare della loro energia. Per il trattamento dell’intero tumore, infatti, vengono utilizzate particelle di energie differenti con picchi di Bragg a diverse profondità. Questo meccanismo, estremamente efficiente, consente ai nostri proiettili di fornire un’irradiazione esatta seguendo la forma e le dimensioni del tumore, facilitando di fatto la distruzione di tumori radioresistenti o di tumori che si trovano in prossimità di zone delicate per l’organismo, come l’occhio o la base cranica.
Nel grafico riportato sulla lavagnatta si osserva la perdita di energia degli adroni durante il percorso attraverso la materia.
Come vengono accelerati gli adroni?
Per poter distruggere le cellule tumorali con una precisione sub-millimetrica, gli adroni devono subire una potente accelerazione da un acceleratore di particelle. Questo avviene grazie al sincrotrone, un complesso acceleratore di particelle circolare e ciclico collegato direttamente alla sala operatoria, che consente il raggiungimento di energie elevatissime adoperando una tecnologia analoga a quella utilizzata al CERN di Ginevra. Al suo interno, gli adroni percorrono 30.000 chilometri in mezzo secondo e, grazie a questa accelerazione, raggiungono le condizioni ottimali per la distruzione delle cellule malate.
L’adroterapia rappresenta indubbiamente un punto di svolta nel trattamento e nella cura del cancro, ma la necessità di avere degli acceleratori di particelle, molto più grandi e costosi della strumentazione utilizzata in radioterapia, contribuisce a limitarne la diffusione. Tra gli obiettivi dei ricercatori vi è anche quello di sviluppare tecnologie che possano permettere di progettare macchine meno costose e ingombranti.
Sapevate che…?
Il CNAO (Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica) di Pavia è l’unico centro in Italia dotato di un sincrotrone, un anello lungo 80 metri e con un diametro di 25, in grado di estrarre dall’atomo gli ioni carbonio, nonché gli adroni più potenti per il trattamento dei tumori. Nel mondo vi sono soltanto altri 5 centri in grado di farlo.
a cura di Giada Cacciapaglia
