Phaser super acceleratore per la lotta ai tumori limita a un secondo la durata di una sessione tipica della radioterapia

SLAC è un laboratorio multi-programma, esplora le questioni di frontiera nella scienza dei fotoni, nell’astrofisica, nella fisica delle particelle e nella ricerca sugli acceleratori. Situato a Menlo Park, in California, è gestito dalla Stanford University per il Dipartimento di Scienze dell’Ufficio degli Stati Uniti.
I ricercatori di SLAC e Stanford hanno assicurato il supporto per due progetti che condividono un unico obiettivo: ridurre gli effetti collaterali della radioterapia limitando notevolmente la durata di una sessione tipica della cura.
La nuova tecnologia basata sugli acceleratori sviluppata dallo SLAC National Accelerator Laboratory e dall’Università di Stanford mira a ridurre gli effetti collaterali della radioterapia del cancro limitando la sua durata da pochi minuti a meno di un secondo. La tecnologia sviluppata per la fisica delle alte energie potrebbe anche contribuire a rendere la radioterapia più accessibile in tutto il mondo rientrando nel progetto di futuri dispositivi medici compatti.
Il team SLAC / Stanford ora ha ricevuto finanziamenti importanti per procedere con due progetti per lo sviluppo di possibili trattamenti per i tumori: uno con i raggi X, l’altro con i protoni. L’idea alla base di entrambi è quella di far “esplodere” le cellule tumorali in modo così rapido che gli organi e altri tessuti non hanno il tempo di muoversi durante l’esposizione, ciò riduce la possibilità che la radiazione colpisca e danneggi il tessuto sano intorno ai tumori, rendendo la radioterapia più precisa.
Billy Loo, professore associato di radioterapia oncologica presso la Stanford School of Medicine, ha detto:
«Somministrare la dose di radiazioni di un’intera sessione di terapia con un solo flash della durata di un secondo sarebbe il modo migliore per gestire il movimento costante di organi e tessuti. E’ un importante progresso rispetto ai metodi che usiamo oggi».
Sami Tantawi, professore di fisica delle particelle e astrofisica, capo ricercatore della divisione Ricerca acceleratori RF nella Direzione Innovazione tecnologica SLAC, collabora con Billy Loo in entrambi i progetti, ha dichiarato:
«Al fine di fornire una radiazione ad alta intensità in modo efficiente, abbiamo bisogno di strutture acceleratrici che sono centinaia di volte più potenti della tecnologia odierna. I finanziamenti che abbiamo ricevuto ci aiuteranno a costruire queste strutture».

I raggi X di Phaser per distruggere il cancro
Il progetto chiamato Phaser svilupperà un sistema flash per somministrare i raggi X. Gli elettroni nei dispositivi medici di oggi, volano attraverso una struttura accelerante a forma di tubo lunga circa un metro, guadagnano energia da un campo a radiofrequenza che viaggia attraverso il tubo nello stesso momento e nella stessa direzione. L’energia degli elettroni è quindi convertita in raggi X.
Il team del progetto Phaser negli ultimi anni, ha sviluppato e testato prototipi di acceleratori con forme speciali e nuovi modi di alimentare campi a radiofrequenza nel tubo, questi componenti si stanno già comportando come previsto dalle simulazioni, aprono la strada ai progetti di acceleratori che supportano più potenza in una dimensione compatta.
Sami Tantawi ha detto:
«In seguito, costruiremo la struttura dell’acceleratore e testeremo i rischi della tecnologia, che, in tre o cinque anni, potrebbe portare a un primo dispositivo reale che può eventualmente essere utilizzato negli studi clinici».
Il Dipartimento di Stanford of Radiation Oncology fornirà circa un milione di dollari nel prossimo anno per questi sforzi e sosterrà una campagna per raccogliere più fondi per la ricerca. Il Dipartimento di Radioterapia Oncologica, in collaborazione con la Scuola di Medicina, ha anche istituito il Centro di scienza delle radiazioni focalizzato sul trattamento di radiazioni di precisione. La divisione Phaser, co-guidata da Billy Loo e Sami Tantawi, mira a trasformare il concetto Phaser in un dispositivo funzionale.

Rendere più agile la terapia protonica
I protoni in linea di principio rispetto ai raggi X sono meno dannosi per i tessuti sani perché depositano la loro energia uccidendo il tumore in un volume più ristretto all’interno del corpo. Tuttavia, la terapia protonica richiede grandi strutture per accelerare i protoni e regolare la loro energia, utilizza anche magneti che pesano centinaia di tonnellate che si muovono lentamente attorno al corpo di un paziente per guidare il raggio verso il bersaglio.
Emilio Nanni, scienziato dello staff di SLAC, guida il progetto con Billy Loo e Sami Tantawi ha detto:
«Vogliamo progettare modi innovativi per manipolare il fascio di protoni per rendere i dispositivi futuri più semplici, più compatti e molto più veloce. L’obiettivo potrebbe presto essere a portata di mano, grazie a una recente sovvenzione di 1,7 milioni di dollari da parte del programma DOE Office of Science Accelerator Stewardship per sviluppare la tecnologia nei prossimi tre anni.
Ora possiamo progredire progettando, fabbricando e testando una struttura acceleratrice simile a quella del progetto Phaser, sarà in grado di pilotare il fascio di protoni, accordando la sua energia, erogando istantaneamente alte dosi di radiazioni».

Veloce, efficace e accessibile
Oltre a rendere la terapia antitumorale più precisa, sembra che anche il rilascio di radiazioni flash abbia altri vantaggi. Billy Loo spiega:
Abbiamo visto nei topi che le cellule sane subiscono meno danni quando applichiamo la dose di radiazioni molto rapidamente, eppure l’effetto di uccisione del tumore è uguale o addirittura leggermente migliore rispetto a quello di un’esposizione convenzionale più lunga. Se il risultato vale per gli umani, sarebbe un paradigma completamente nuovo per il campo della radioterapia».
Rendere la radioterapia più accessibile ai pazienti di tutto il mondo è un altro obiettivo chiave dei progetti. Oggi, milioni di pazienti in tutto il mondo ricevono solo cure palliative perché non hanno accesso alla terapia del cancro. Billy Loo ha aggiunto: «Speriamo che il nostro lavoro contribuisca a rendere disponibile il miglior trattamento possibile a più pazienti in più luoghi».
Ecco perché il team si sta concentrando sulla progettazione di sistemi compatti, efficienti dal punto di vista energetico, economici, di facile utilizzo in ambito clinico e compatibile con le infrastrutture esistenti in tutto il mondo.
Sami Tantawi in conclusione ha detto:
«Il primo progetto di acceleratore lineare medico ampiamente utilizzato è stato inventato e costruito a Stanford negli anni precedenti alla costruzione dello SLAC. La prossima generazione potrebbe essere un vero punto di svolta: in medicina e in altre aree, come per gli acceleratori per laser a raggi X, i collisori di particelle e la sicurezza nazionale».
Peter Maxim di Stanford (ora direttore della fisica delle radiazioni oncologiche presso l’Indiana University) è un co-inventore di Phaser ha dato un contributo fondamentale a entrambi i progetti. Altri membri del team di terapia protonica sono Reinhard Schulte della Loma Linda University e Matthew Murphy della Varian Medical Systems.

Pino Silvestri

About Pino Silvestri

Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
View all posts by Pino Silvestri →