Las propiedades “balísticas” de los haces de protones provienen de la existencia de una zona situada al final del rango de los protones del haz, denominada pico de Bragg, en la que la deposición de dosis aumenta de forma considerable. Esto permite una buena conformación de la dosis en el tejido tumoral manteniendo reducida la dosis que reciben los tejidos sanos adyacentes respecto a la radioterapia convencional. Obviamente esto es especialmente relevante en aquellos casos en que los efectos secundarios por irradiación de tejidos sanos son más indeseables, por ejemplo cuando se tratan áreas cercanas a órganos vitales, así como cuando se tratan cánceres en niños, cuyos cuerpos aún están en la fase de crecimiento y desarrollo y son especialmente sensibles a la radiación.

Uno de los puntos a mejorar en la protonterapia reside en el control de la posición de la mencionada zona de alta localización de la dosis, puesto que cualquier error en la planificación del tratamiento o un cambio en la anatomía del paciente pueden provocar que la dosis se deposite fuera del tumor y dañe células de tejido sano, dejando las tumorales sin afectar.

Por este motivo, generalmente se aplica un margen de seguridad significativo, a veces cercano a 1 cm, en los planes de tratamiento actuales debido a las incertidumbres en el rango del haz de protones, lo que limita los beneficios de tener un pico de Bragg que limita el alcance de la radiación. En este sentido, la reducción de dicha incertidumbre permitiría una mejor utilización de las ventajas de la terapia de protones sobre la radioterapia convencional.

Tal y como nos indica la Dra. Jiménez Ramos “La solución a esta limitación de la técnica pasa por llevar a cabo una verificación del rango del haz de protones en el paciente in-vivo, es decir durante o justo después de la irradiación”. Una de las formas de hacerlo es midiendo la distribución  de productos de activación, en particular isótopos radioactivos β+, generados en el cuerpo del paciente debido al paso de los protones.

Una investigación del Instituto de Investigación BioCruces, en la que han participado investigadores del Hospital Universitario de Cruces y de la Unidad de Biofísica de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), realizada con microespectrometría de infrarrojo, ha descubierto cómo afecta la radioterapia al metabolismo de las células normales y cancerosas, lo que puede contribuir a que esta técnica sea «más eficaz».

En concreto, el trabajo ha analizado los cambios en el metabolismo de células cancerosas y células sanas sometidas a radiación, y ha documentado la existencia de cambios en la respuesta de los lípidos y las proteínas a diferentes dosis de radiación. Los resultados se publican en Vibrational Spectroscopy (doi.org/10.1016/j.vibspec.2011.11.008).

La investigación ha sido liderada por el jefe de servicio de Oncología Radioterápica del Hospital Universitario de Cruces, Pedro Bilbao, y por el profesor de la Unidad de Biofísica de la UPV/EHU José Luis R. Arrondo. Para su realización, se ha contado con la financiación de sendas becas del Departamento de Sanidad y Consumo del Gobierno vasco y del Ministerio de Economía y Competitividad.

En palabras de Bilbao, la radioterapia es la segunda «arma» terapéutica para curar el cáncer, sólo por detrás de la cirugía. «Sin embargo, existe todavía un gran campo de mejora en el sentido de aumentar sus efectos beneficiosos cancericidas y reducir los efectos secundarios en células sanas», ha manifestado.

En este sentido, añade, el conocimiento de cómo reacciona el metabolismo celular (canceroso y sano) ante diferentes dosis de radiación, resulta una línea de investigación «de gran interés». Así, la investigación ha estudiado células sanas y células cancerosas, a las que se les ha aplicado distintos niveles de radiación: 100, 200 y 600 centigray (cGy).

Los avances en el estudio de la técnica de análisis microespectrometría de infrarrojo, a través de la llamada espectroscopia generalizada bidimensional de correlación (2DCOS), «nos brindará nuevas posibilidades para estudiar las variaciones que se producen en proteínas, lípidos y ácidos nucleicos a diferentes dosis de radiación y a diferentes tiempos», ha explicado, por su parte, el profesor Arrondo.

Metodología

Para la realización del estudio, se estudiaron los espectros de infrarrojo de las células sanas y cancerosas, divididos en tres regiones (proteínas, lípidos y ácidos nucleicos). Después, usando el sistema de análisis 2DCOS, se estableció la correlación entre las diferentes variables en cada línea celular y se vio el efecto de la dosis de radiación comparada con el control.

También se midió el efecto del tiempo tras la irradiación y, por último, la correlación se midió entre células normales y cancerosas a diferentes dosis y tiempos, según ha detallado Arrondo.

El grupo de investigadores considera constatado que la respuesta de las proteínas y los lípidos de las células sanas y cancerosas presenta «diferencias estructurales» cuando se les aplica radiación.

En concreto, en la región de los lípidos, los mapas síncronos de las células sanas «no presentan diferencias significativas a diferentes dosis de radiación (100, 200 y 600 cGy), al igual que las células cancerosas, aunque los mapas normales y cancerosos son diferentes».

Por su parte, los asíncronos «sí son diferentes en ambos casos, aunque en las células tumorales el espectro se recupera a las 24 horas, lo que no sucede en las sanas», detalla el experto. Con respecto a las proteínas, las diferentes dosis de radiación «no afectan a las células sanas y sí a las células cancerosas, donde, además, los efectos son diferentes en el tiempo dependiendo de las dosis».

Vías de investigación

Según ha apuntado Arrondo, los resultados de la investigación muestran que la microespectrometría de infrarrojo, unida al análisis de los espectros obtenidos por 2DCOS, constituye una técnica «útil» para estudiar cambios metabólicos producidos en células cancerosas sometidas a irradiación.

Sin embargo, ha incidido en que «su aplicación más idónea requiere de aproximaciones técnicas adicionales, principalmente en el campo computacional, desde el análisis de un espectro a redes complejas probabilísticas y neuronales e incluso artificiales, comprendiendo imagen», aunque concluye que «es sin duda una vía que puede dar muy buenos resultados a medio y largo plazo» en la lucha contra el cáncer.
noviembre 2/2012 (Diario Salud)

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Nagore Andrakaa, Javier Gonzalez-Velascob, Jose Celeiroc, Jose Luis R. Arrondoa, Pedro Bilbao. An infrared microspectroscopy 2DCOS study of the effect of radiation on normal and cancer cells.Vibrational Spectroscopy;Volume 60, May 2012, Pages 189–192