Diseñan un ‘perfilador de neutrones’ que permite un nuevo tipo de radioterapia más efectiva y de un solo día de duración

Un equipo de científicos de la Universidad de Granada (UGR), pertenecientes a la Cátedra de Neutrones para Medicina, ha diseñado un ‘perfilador de neutrones’, actualmente en proceso para ser patentado, para el desarrollo en hospitales de una radioterapia experimental contra el cáncer, que permite un nuevo tipo de radioterapia más efectiva y de un solo día de duración.

Corte transversal del dispositivo de perfilado del haz (conocido como Beam Shaping Assembly), de simetría cilíndrica diseñado por el grupo de la UGR. El diseño consta de un conjunto de materiales con el objetivo de moderar, reflectar y colimar los neutrones obtenidos a partir de la reacción protón-Litio.

Su trabajo, que publica la revista Scientific Reports (Springer Nature), ha dado lugar a un perfilador que tiene como misión adaptar la energía de los neutrones producidos por un acelerador de muy baja energía para que éstos sean capturados por el Boro en la célula tumoral y, además que la irradiación total dure únicamente 30 minutos, sin necesidad de más irradiaciones o fraccionamientos como ocurre en otras terapias.

La terapia contra el cáncer por captura de neutrones en boro (BNCT por sus siglas en inglés) es una terapia experimental que ha proporcionado resultados muy esperanzadores en diferentes tipos de tumores en pacientes para los cuales otras terapias no habían sido efectivas. Varias características la hacen distinta, como su capacidad para tratar tumores diseminados en órganos críticos o en estadios avanzados, y el hecho de que el tratamiento se realiza en un solo día, como así lo muestran los casos clínicos reportados.

La BNCT se basa en la inyección en el torrente sanguíneo de un compuesto que transporta B-10, un isótopo estable del boro natural, que es absorbido de forma selectiva principalmente por las células tumorales. Posteriormente, se irradia con neutrones la zona tumoral, y la captura de neutrones por el B-10 produce una reacción que daña irreversible y únicamente la célula en la que el Boro fue absorbido.

“Para acercar la BNCT al uso hospitalario es necesario realizar la irradiación con neutrones producidos con un acelerador de partículas y no con reactores nucleares de experimentación, como se ha hecho hasta el momento”, explica Ignacio Porras Sánchez, catedrático del departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear de la Universidad de Granada y director de la Cátedra de Neutrones para Medicina.

Para ello es fundamental el diseño de perfiladores adecuados de neutrones, ya que los neutrones producidos por un acelerador son demasiado energéticos para ser capturados por el Boro.

La simulación Monte Carlo de la irradiación del cerebro (modelo de Snyder) mediante dos campos muestra cómo la dosis recibida por el tumor es muy superior a la dosis máxima recibida por el tejido sano en la práctica totalidad del cerebro.

El diseño del perfilador de neutrones de la UGR ha sido realizado por el grupo perteneciente al departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear, compuesto por los catedráticos Ignacio Porras y Fernando Arias de Saavedra (director del departamento); el profesor contratado doctor Javier Praena, actual coordinador de la instalación de neutrones del CERN (Suiza), el investigador predoctoral FPU Pablo Torres Sánchez y la investigadora contratada mediante el Programa de Garantía Juvenil de la Junta de Andalucía Nataliya Ramos Chernenko. Todos ellos son los inventores de la patente presentada por la OTRI de la Universidad de Granada.

La tecnología actual de aceleradores de protones permite la obtención de haces de neutrones incluso más adecuados para la terapia gracias a perfiladores como el diseñado por el grupo. El dispositivo perfilador de neutrones publicado en Scientific Reports cumple con todas las recomendaciones dosimétricas y terapéuticas del Organismo Internacional de la Energía Atómica (IAEA), produce un espectro de neutrones en la región de energías óptimas para BNCT y además precisa de una energía de protones (entre 2.0 y 2.1 MeV) inferior a la del resto de propuestas actualmente en estudio por diferentes grupos (desde 2.6 MeV a 30 MeV).

“Esto supone una disminución importante del número de neutrones rápidos, lo cual reduce apreciablemente la dosis en el tejido sano. –explica Porras-. Las simulaciones Monte Carlo de tratamientos de tumores cerebrales y cánceres en tejidos blandos muestra una gran capacidad terapéutica, ya que en una amplia región el tumor puede recibir entre 3 y 6 veces más dosis de radiación que la dosis máxima recibida por el tejido sano, como establece la IAEA”.

Los investigadores que han realizado este trabajo.

El trabajo será presentado en el 19th International Congress on Neutron Capture Therapy que se celebrará por primera vez en España (Granada) en septiembre de 2021 (www.icnct19.org).

Este dispositivo es fundamental para el proyecto NEMESIS, que la cátedra desarrolla junto con la profesora M Carmen Ruiz y su grupo del departamento de Bioquímica y Biología Molecular III e Inmunología, y con el Hospital Universitario Virgen de las Nieves de Granada (doctores José Expósito y José Manuel Llamas), y que tiene como objetivo la construcción en Granada de una instalación para la BNCT y la producción de radioisótopos para medicina nuclear.