¿Cómo se eliminan los tumores de difícil acceso?
Los haces de electrones de alta energía podrían matar tumores a una profundidad 10 veces mayor que la de los tratamientos actuales, sin dañar órganos vitales.
Un paciente con cáncer recibe radioterapia en el Hospital Auguste Victoria de Jerusalén Este (Israel). Aunque la radioterapia es una forma eficaz de combatir el cáncer, las tecnologías actuales no pueden llegar a los tumores más profundos del cuerpo. Los físicos esperan cambiar esta situación.
El CERN, un centro de investigación física situado a las afueras de Ginebra (Suiza), es conocido sobre todo por haber descubierto algunos de los componentes básicos de nuestro universo. Pero sus científicos también estudian nuevas formas de tratar el cáncer. Mientras que las radioterapias actuales utilizan haces de protones, partículas cargadas llamadas iones o fotones de luz para destruir las células cancerosas, otra partícula podría ser más adecuada para atacar tumores en el interior del cuerpo: el electrón.
En un estudio reciente, un equipo de físicos ha revelado que los haces de electrones de muy alta energía (VHEE) podrían alcanzar tumores a una profundidad 10 veces mayor que los tratamientos actuales y con tal precisión que los médicos podrían ser capaces de atacar cánceres cerca de órganos vitales sin dañar los tejidos circundantes.
Las investigaciones llevadas a cabo en el CLEAR (Acelerador Lineal de Electrones para la Investigación del CERN), que alberga un acelerador de partículas de 39 metros, descubrieron que los haces de electrones con altas energías enfocados con lentes magnéticas podían viajar a gran profundidad en un "maniquí de agua" (un gran cubo de agua utilizado para estudios de radiación) sin dispersarse. El maniquí se considera un sustituto adecuado del ser humano porque el cuerpo tiene un alto contenido en agua. El experimento podría allanar el camino para la instalación de futuros aceleradores lineales más pequeños (el tipo de acelerador de partículas utilizado para generar haces VHEE) en instalaciones médicas.
CLEAR, una instalación para la investigación con aceleradores, es capaz de poner a prueba una amplia gama de ideas en física de partículas. Recientemente, se ha utilizado para demostrar la viabilidad de los haces de electrones de muy alta energía para atacar tumores en el interior del cuerpo o cerca de zonas sensibles.
Los resultados son "un gran paso hacia una idea muy sencilla", afirma Dino Jaroszynski, físico de la Universidad de Strathclyde (Reino Unido) coautor de la investigación. "La principal ventaja de nuestro método es que podemos concentrar la dosis en una pequeña región. Y eso no se hace en ningún otro sitio".
El siguiente paso crucial para CLEAR, que no realiza ensayos en humanos, es adaptar el método para su uso en hospitales donde el tratamiento pueda estudiarse en pacientes. Gracias a un programa multimillonario del Hospital Universitario de Lausana (SUIZA), situado a unos 64 kilómetros del CERN, está previsto que los ensayos clínicos comiencen en 2025. El CERN y el hospital de Lausana anunciaron recientemente una asociación con una empresa llamada THERYQ que fabricará aceleradores lineales para los ensayos de un tamaño similar al de los escáneres de resonancia magnética.
El plan es administrar haces de VHEE a tumores profundos en una fracción de segundo utilizando una técnica desarrollada en 2014 conocida como FLASH. "Si comprimes todas las dosis de entrega en un solo tratamiento y en menos de un segundo, conservas el mismo efecto sobre el tumor", afirma Roberto Corsini, científico principal del CERN.
El uso de este método con VHEE podría suponer una "revolución terapéutica" en el tratamiento del cáncer, ya que permitiría administrar de una sola vez un programa de radioterapia que normalmente se administra en varias sesiones, explica Corsini. El método también podría dirigirse a "tumores que ahora no pueden tratarse con radioterapia porque están demasiado cerca de un órgano sensible o son radiorresistentes, por lo que habría que aumentar la dosis a un nivel que luego sería perjudicial para el otro tejido".
Investigación del cáncer en un laboratorio de física
El bajo zumbido de los respiraderos y las bombas de agua llena las instalaciones sin ventanas de CLEAR, donde la maquinaria del acelerador lineal se asienta sobre gruesas patas metálicas pintadas de amarillo. La investigación en CLEAR comenzó en 2017, y hoy alrededor de una cuarta parte del trabajo allí investiga formas en que los haces de electrones podrían usarse para tratar afecciones médicas. Mientras que los haces de electrones de baja energía se han utilizado para matar células cancerosas en lesiones superficiales, o tejidos dañados cerca de la superficie del cuerpo, los haces con 5 a 20 veces más energía podrían proporcionar un salvavidas para pacientes con tumores que acechan hasta 20 centímetros debajo de la piel.
El cáncer mata a unos 10 millones de personas al año. Este año se diagnosticará cáncer a unos dos millones en Estados Unidos, y aproximadamente la mitad recibirá radioterapia. Un tercio de los cánceres son resistentes a la radiación convencional y también a los fármacos quimioterapéuticos, que no son capaces de atacar tumores individuales.
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Los tratamientos actuales basados en partículas se presentan en varias formas adaptadas a la naturaleza de las células cancerosas. Entre ellos se encuentra la terapia de protones, un tratamiento preciso utilizado para tratar cánceres en partes del cuerpo donde dañar el tejido sano podría perjudicar gravemente al paciente, como en el cerebro y el cuello. La terapia iónica utiliza haces de partículas cargadas en altas dosis contra tumores resistentes al tratamiento, como los de garganta, páncreas o hígado. Los tratamientos con haces de fotones, por su parte, emiten una radiación similar a la que se libera durante una radiografía, lo que constituye una forma eficaz de eliminar las células cancerosas pero conlleva el riesgo de daños colaterales.
Algunas investigaciones se han centrado en si los tumores profundos podrían tratarse con una combinación de FLASH y terapia de protones, pero se prevé que las máquinas para administrar VHEE "sean mucho más compactas y menos costosas", afirma Jean Bourhis, oncólogo del Hospital Universitario de Lausana que dirige el ensayo en humanos.
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A pesar de lo prometedor de la investigación, "queda mucho por hacer", afirma Jaroszynski. El desarrollo de un nuevo tipo de radioterapia "requiere años y años y años de ensayos sólo para demostrar, por un lado, que funciona y, por otro, que no tiene efectos secundarios adversos". Los investigadores también tienen "muchas preguntas sin respuesta" sobre los tratamientos VHEE, como el ángulo más eficaz del haz y la dosis de radiación. Una vez que se hayan realizado más análisis, "podremos optimizar mucho mejor los parámetros del haz para apuntar realmente y maximizar el efecto y los beneficios".
Aun así, los científicos son optimistas y creen que se avecina una nueva era en el tratamiento del cáncer. Para los investigadores del CERN (donde famosamente se descubrió una partícula llamada bosón de Higgs que interactúa con otras partículas para crear masa) se trata de un nuevo y apasionante tipo de física.
"El bosón de Higgs es una cosa", dice Mike Lamont, director de aceleradores y tecnología del CERN. "Los seres humanos son otra. Y esto es algo de lo que estamos muy contentos de formar parte".
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
