TEMES

Partícules que curen el càncer

Els avenços en tecnologia d’acceleradors de partícules permeten un tractament més efectiu contra el càncer

Quan sentim a parlar d’acceleradors de partícules segurament ens venen al cap les imatges de grans enginys tecnològics que persegueixen desvelar els misteris fonamentals de la natura. És cert que existeixen acceleradors de 27 km de longitud que busquen comprendre el funcionament del nostre Univers. Tanmateix, la gran majoria d'acceleradors de partícules no es troben en laboratoris d’investigació. En realitat, més del 30% d’aquests dispositius són a centres hospitalaris i tenen finalitats mèdiques.

Al llarg de la història, el desenvolupament de la medicina ha estat dissociable de l’avenç de la ciència i la tecnologia. Fins al segle xix, la medicina disposava de mitjans molt rudimentaris per tractar els pacients. La gran revolució va arribar al final d’aquell mateix segle, quan el físic i enginyer alemany Wilhelm Röntgen va descobrir que certs elements químics com el radi emetien un tipus de llum fins al moment desconeguda. Aquesta llum tan misteriosa, que conseqüentment va anomenar raigs X, permetia explorar l’interior del cos humà sense necessitat de cirurgia. Aquest descobriment va obrir la porta al diagnòstic i tractament mèdic amb una precisió sense precedents i que ha anat evolucionant fins als nostres dies.

I si parlem de la medicina actual, hem de parlar del càncer. Trobar una cura per a aquesta malaltia representa un dels grans reptes d’avui en dia. Només l'any 2012, es van diagnosticar més de 14 milions de nous casos de càncer al món i més de 8 milions de persones van morir a causa d’aquesta malaltia. Un diagnòstic precoç i un tractament personalitzat són dos dels factors més importants que permeten combatre aquesta malaltia amb eficàcia.

Una de les tècniques més emprades per al tractament de diversos tipus de tumors és la radioteràpia. Aquesta tècnica utilitza raigs X i els fa incidir sobre el tumor del pacient per acabar així amb les cèl·lules tumorals. No obstant això, aquesta radiació també afecta les cèl·lules sanes que envolten el tumor. D’aquesta manera, augmenta la probabilitat que el pacient pateixi efectes secundaris no desitjats.

Durant els darrers anys, la radioteràpia ha gaudit d’avenços importants. Actualment, s'aconsegueix reduir la dosi de radiació per sessió al mínim imprescindible, es pot manipular el feix de raigs X d'una forma molt precisa i realitzant detallades simulacions per ordinador es pot entendre millor els efectes reals que la radiació té sobre el pacient. Per contra, sempre hi haurà una fracció de la radiació residual que anirà a parar al teixit sa. Per aquesta raó, els raigs X com a teràpia oncològica tenen els dies comptats.

La tecnologia que a hores d'ara ja ha començat a substituir la radioteràpia convencional es basa en l’ús de protons (en comptes de raigs X). Els protons són partícules amb càrrega positiva que podem trobar a l’interior dels nuclis atòmics. La forma amb què aquestes partícules interaccionen amb la matèria els fan molt adients per al tractament de tumors. La gran diferència respecte als raigs X és que, si bé aquests darrers dipositen l’energia al llarg de tota la seva trajectòria gairebé per igual, els protons ho fan en una regió molt concreta, anomenada pic de Bragg. A més, la profunditat a la qual els protons penetren es pot ajustar amb molta precisió només variant l’energia amb la qual incideixen sobre el teixit. A això hem d’afegir que el feix de protons és molt més fàcil de manipular. D’aquesta manera es pot incidir sobre el tumor amb molta més precisió. Comparativament, per acabar amb un tumor, els raigs X serien un martell mentre que els protons serien un bisturí molt delicat.

comparativa.png
Comparativa de la radiació rebuda amb radioteràpia convencional (esquerra) i teràpia de protons (dreta). S’observa una reducció considerable de la dosi total rebuda pel pacient. (Imatge: Penn Medicine)

Els tipus de càncer on la teràpia amb protons ha demostrat ser més efectiva són el melanoma ocular, els tumors paraespinals i cerebrals i alguns sarcomes. En altres casos, a causa de la dificultat d’accés a l’àrea afectada, aquesta tècnica encara no representa una alternativa real a la radioteràpia convencional. Aquest és, per exemple, el cas del càncer de pròstata.

La teràpia amb protons presenta dos inconvenients principals. El primer és que requereix maquinària que ocupa un gran volum. Molt sovint, els hospitals no disposen d’espai suficient per allotjar un accelerador de partícules a les seves instal·lacions i els pacients necessiten desplaçar-se a centres de recerca per rebre el tractament. El segon inconvenient és que aquesta tecnologia té un cost econòmic relativament elevat. Un únic dispositiu de teràpia de protons pot arribar a tenir un cost de més de cent milions d’euros.

map_hadron_therapy.png
Centres amb instal·lacions de teràpia de protons en funcionament o en desenvolupament a Europa.

Per aquesta raó, en l’actualitat hi ha obertes diferents línies d’investigació que busquen, precisament, fer dispositius més compactes i econòmics. En centres de recerca com el CERN, el laboratori europeu de física de partícules situat a Ginebra, no només s’investiguen noves tecnologies de tractament, sinó que serveixen també com a model de col·laboració entre instituts.

Actualment al món existeixen 67 centres on ja s’està fent servir la teràpia de protons per al tractament del càncer i 63 més es troben en fase de construcció o planificació. Una vintena d’aquests centres es troben a Europa, en països com Alemanya, França, Itàlia o el Regne Unit. A Espanya, el primer centre amb un dispositiu de teràpia de protons té previst obrir durant l’any 2019. Al món, més de 150.000 pacients es tracten cada any amb aquesta tècnica. S’espera que en els pròxims anys el nombre de pacients que es beneficiaran d’aquesta tecnologia s’incrementi considerablement.

hadron_therapy_evolution_0.png partients_evolution_0.png

Evolució amb els anys del nombre d’instal·lacions que disposen de
teràpia de protons a tot el món.

Evolució amb els anys del nombre de pacients tractats amb teràpia de
protons a tot el món.

Com es pot comprovar, la física de partícules té un paper fonamental en el desenvolupament de noves tecnologies amb aplicacions mèdiques. Així doncs, el futur de la medicina passa per l’establiment d’una col·laboració contínua entre les diferents branques de la ciència per tal d’assolir l’objectiu comú d’una societat que gaudeixi de la millor salut possible.

Contacta amb Divulcat