Protones contra el cáncer

Gerardo Herrera Corral

La parte más atractiva de los haces de protones es la precisión con que se puede irradiar una zona dada del cuerpo con un daño mínimo al tejido sano a diferencia de los rayos X y los fotones, usados convencionalmente.

Si queremos extirpar el cáncer, el bisturí más fino es un haz de protones. La tecnología que usan los físicos para acelerar protones y estudiar lo que ocurre cuando se los hace chocar a energías muy altas en el Gran Colisionador de Hadrones, en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), es en muchos aspectos la misma que está curando cáncer, cada vez más, en hospitales del mundo.

Los protones tienen características diferentes a las de los haces de electrones y rayos X que son usados de manera convencional en el tratamiento de cáncer.  Los haces de costumbre entran al cuerpo con un nivel de energía alto, atraviesan el cuerpo hasta llegar al tumor y salen del organismo por el lado opuesto, exponiendo todo el tejido sano que se encuentra a su paso a la radiación dañina. Los protones en cambio entran al cuerpo con un nivel de energía bajo y libera la mayor parte de su energía en el momento en que golpean el tumor. De esa manera el daño al tejido sano que se encuentra antes del tumor es muy bajo y prácticamente es cero para el tejido que se encuentra detrás del tumor.

Mas de 30 mil pacientes han sido tratados ya con haces de protones. Problemas de cáncer en la cabeza o cuello han sido muy estudiados y los resultados obtenidos son considerados muy exitosos.

Los aceleradores fueron desarrollados para estudiar la estructura de la materia. Los físicos usan estas máquinas para fragmentar partículas subatómicas y lograr una mejor comprensión de las leyes de la naturaleza. Esta investigación básica, que de buenas a primeras parece ociosa, costosa y del interés de unos cuantos científicos alejados de la realidad, llegó a los hospitales hace tiempo.

Estados Unidos cuenta con seis centros de tratamiento de cáncer con haces de  protones. En el mundo existen ya 26. Los científicos e ingenieros están trabajando en maneras de construir estos aceleradores de manera más compacta, económica y eficiente. El Gran Colisionador de Hadrones es un acelerador de protones que funciona con magnetos superconductores. Esta misma tecnología de bobinas superconductoras está ahora en pruebas para hacer aceleradores más compactos y más económicos para el tratamiento de cáncer.

TERAPIA

Cuando los tumores cancerigenos están ubicados muy cerca de órganos vitales y/o muy profundos en el organismo, o cuando éstos no responden de manera importante al tratamiento radiactivo con haces de electrones o con fotones convencionales, el uso de haces de protones es la salida.

La terapia con haces de protones no sólo mejora el control del tumor reduce además de manera importante las complicaciones debidas a la irradiación de tejido sano que es inevitable en la irradiación con haces convencionales.

Los estudios han mostrado una efectividad grande de la terapia de tumores oculares en niños así como en tumores localizados en la base del cerebro, en próstata y en general cerca de órganos sensibles.

La crítica para esta novedosa manera de tratar el cáncer está en el costo de los centros de hadroterapia. Con un costo de 120 a 180 millones de dólares, el equipo necesario es muy caro para los hospitales.

Es por eso que grupos de  físicos e ingenieros están buscando la manera de abaratar estos sistemas haciéndolos más compactos, sencillos y robustos. Actualmente existe ya un prototipo que usa magnetos superconductores como los que utiliza el Gran Colisionador de Hadrones. Estos magnetos han permitido reducir el ciclotrón al tamaño de una habitación de tratamiento, lo que tendría un costo de aproximadamente 20 millones de dólares por cubículo de terapia. No obstante, como un centro debe tener varios cuartos de tratamiento, los expertos dicen que no es fácil comparar con los costos actuales de los centros de tratamiento con protones.

Los investigadores están también estudiando los efectos biológicos del tratamiento con protones en células cancerigenas y células sanas. Algunas de estas investigaciones hacen uso de tecnologías empleadas por los físicos de altas energías. Ejemplo de esta cooperación innovadora es el empleo que se hace de los detectores de franjas y de calorímetros  —los mismos que están registrando los eventos en los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones. También se emplea  software ya  muy tradicional entre los físicos—GEANT4- para modelado del paso de las partículas por el tejido biológico.

Estos juguetes de científicos, criticados por muchos como tales, están acabando  en las salas de los hospitales y nos están  aliviando del más mortal de los males del mundo: el cáncer.

La parte más atractiva de los haces de protones es la precisión con que se puede irradiar una zona dada del cuerpo con un daño mínimo al tejido sano. Hay ocasiones en que este aspecto tiene una importancia enorme.

RADICACIÓN RIESGOSA

Hace 40 años, la familia de un niño de cinco años recibió la terrible noticia de la presencia de un linfoma maligno,  esto es un cáncer denominado enfermedad de  Hodgkin. Se trata de un tumor que se desarrolla en los ganglios linfáticos que se encuentran debajo de la piel en el cuello, axilas e ingles, pero también en algunas otras partes del cuerpo como tórax, abdomen y pelvis. Los ganglios linfáticos producen un tipo de glóbulos blancos denominados linfocitos que se encargan de combatir las infecciones. Afortunadamente es el tipo de cáncer responde bien a tratamiento con radiación.

El doctor irradió a este niño de manera repetida con un haz de rayos X las áreas donde el cáncer se  presentó en los nodos linfáticos: bajo sus brazos, en el cuello, y a la mitad de su pecho. El cáncer desapareció. El niño estaba curado pero su salud nunca más sería la deseable. Cuando creció, las zonas irradiadas de su organismo no crecieron tanto ni tan rápidamente como el resto del cuerpo. Su cuello quedo extremadamente delgado, sus hombros muy estrechos y una extraña depresión en su pecho se hizo cada vez más notable.

El daño a la glándula  tiroides fue tal que no pudo producir suficientes hormonas. Sin el tratamiento adecuado, personas con daños de este tipo en la tiroides engordan y se ponen letárgicas. El niño en este caso debió tomar medicamentos para la tiroides el resto de su vida. A la edad de 34 anos sus válvulas cardiacas funcionaban tan mal que debieron ser reemplazadas. La probabilidad de que sufriese un ataque cardiaco fue siempre mucho más alta que en cualquier persona.

Los estudios más recientes muestran que cada unidad de radiación recibida ocasiona un daño. Cuanto más pequeña la dosis más tiempo tarda en manifestarse. Es por esto que los médicos no apreciaron lo serio que los tratamientos de radiación pueden ser hasta hace apenas cinco o seis años.

Tratamientos de radioterapia en el cerebro pueden ocasionar un descenso en el IQ de las personas. El tratamiento de cáncer de próstata puede tener como consecuencia sangrados rectales y tratamientos en el pecho tienen como consecuencia  una inflamación pulmonar seria. El tratamiento de cáncer  con daño mínimo al tejido sano es pues de fundamental importancia.  Es por eso que el uso de protones representa un paso muy importante en la lucha contra el cáncer al proporcionar una manera más precisa de tratar tumores.

La energía de los protones para el tratamiento de cáncer está entre los 70 y los 250 Mega electrón voltios, el ajuste de esta energía permite focalizar la profundidad a la que se encuentre el tumor. El Gran Colisionador de Hadrones estudia el choque de protones a una energía  de siete Tera electrón voltios,  esto es  casi un millón de veces más alto. Las escalas de energía son muy diferentes pero la tecnología utilizada en proyectos tan complejos como el acelerador del CERN representa un catálogo de soluciones para los problemas que se van presentando cuando lo que se requiere es atacar el cáncer.

gherrera@cern.ch

Escrito por Ivan en 20 agosto 2010. Archivado en * Info • Lente,Gerardo Herrera Corral. Puede seguir cualquier respuesta a esta nota con RSS 2.0. Puede dejar una respuesta o un trackback a esta nota