La Universidad de Alicante presenta modelos más eficaces para el tratamiento de cáncer con haces de iones

Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Alicante se han centrado, desde hace más de siete años, en la búsqueda de modelos más completos y eficaces para el tratamiento del cáncer con haces de iones de muy alta energía, terapia menos agresiva que puede sustituir a la radioterapia convencional. “Este tipo de tratamiento, denominado hadronterapia, consiste en depositar energía en las células cancerígenas a través de haces de iones como protones, helio o carbono”, explica la catedrática de Física Aplicada de la UA y responsable de esta línea de trabajo, Isabel Abril.

Se estima que más del 50% de los pacientes a los que se les diagnostica cáncer reciben tratamientos con radiación ionizante, como fotones, que deposita la energía suficiente en las células cancerígenas para dañar su material genético, es decir su ADN, y provocar la muerte celular o bien evitar que vuelvan a reproducirse. Sin embargo, el problema de la radioterapia convencional consiste en que también daña de forma importante los tejidos sanos produciendo efectos secundarios adversos en los pacientes.

Frente a esto, depositar energía en las células cancerígenas a través de haces de iones como protones o carbono supone una alternativa. “La ventaja que tiene la hadronterapia es que los iones pierden poca energía al principio de su recorrido dentro del cuerpo y de golpe la pierden justo al final de su recorrido. De esta manera, es posible hacer que la energía depositada tenga lugar fundamentalmente donde se encuentra el tumor de una manera muy precisa y localizada de modo que se minimiza el dañado en los tejidos sanos y efectos secundarios”, apunta la catedrática de la UA.

“Con esta técnica es posible aumentar la dosis de radiación con una menor toxicidad para el paciente”, según Abril, aspecto importante cuando el tumor se encuentra cerca de órganos sensibles como el cerebro, la médula espinal o la próstata.

Innovador código de simulación

El grupo de investigación de la UA ha desarrollado un innovador código de simulación SEICS, Simulation of Energetic Ions and Clusters through Solids, capaz de seguir las trayectorias de los proyectiles que inciden sobre cualquier material biológico como ADN, una proteína o agua líquida – el 80% de nuestros tejidos corporales están formados por agua–. “Las herramientas teóricas y los programas de simulación desarrollados en el Departamento de Física Aplicada permiten calcular, simular y predecir diversas magnitudes de relevancia en la interacción de iones energéticos con biomateriales”, destaca Isabel Abril.

En este sentido, “desde la investigación básica hemos calculado la distribución radial de la energía depositada por haces de protones, lo cual está íntimamente relacionado con la precisión del depósito de energía y, por tanto, del dañado en las células cancerígenas”, detalla. Esta precisión es inferior al milímetro y es una de las ventajas que presenta la hadronterapia frente a la radioterapia convencional.

Actualmente existen unos 60 centros de hadronterapia en el mundo pero se trata de un tratamiento que requiere instalaciones muy sofisticadas y caras ya que deben estar dotadas de un instrumental conocido como sincrotrón para acelerar haces de iones, protones o carbono. A este respecto, la catedrática de la Universidad de Alicante se muestra “convencida de que la investigación básica permitirá entender mejor los mecanismos que tienen lugar y que producen el dañado del material genético de las células cancerígenas, y que el avance de la tecnología hará que se reduzcan gastos de estas instalaciones”.

Este trabajo, publicado en varias revistas científicas de la American Physical Society (APS), ha sido desarrollado con la colaboración de la Universidad de Murcia, la Universidad de Ioannina en Grecia, la Universidad de Belfast de Reino Unido, y el Centro Europeo de Estudios Teóricos de Física Nuclear situado en Trento (Italia).

Referencias:

“Angular and Energy Distributions of Electrons Produced in Arbitrary Biomaterials by Proton Impact”. Physical Review Letters 114 (2015)

“Energy deposition of H and He ion beams in hydroxyapatite films: A study with implications in ion beam cancer therapy”. Physical Review E 89 (2014)

“Semiempirical model for the ion impact ionization of complex biological media”. Physical Review Letters 110 (2013)

“The effect of static many-body local-field corrections to inelastic electrón scattering in condensed media”. Journal of Applied Physics 114 (2013)