Introduzione

Gli ioni pesanti sono la radiazione che si ottiene accelerando nuclei carichi più pesanti dei protoni. Gli ioni pesanti producono ionizzazione lungo il loro percorso, causano danni irreparabili al DNA raggruppato e alterano l'ultrastruttura cellulare. Il successo della radioterapia è limitato dalla tossicità nel tessuto normale. Raggi Xs vengono forniti da una fonte esterna e depositano la maggior parte della loro energia a monte del tumore nei tessuti sani. La deposizione di energia avviene anche al di fuori del tumore, il che colpisce anche il tessuto sano aggiuntivo.

Nella radiografia convenzionale radioterapia, la dose di radiazioni diminuisce perché aumenta la profondità di penetrazione all'interno del corpo. Nella radioterapia con ioni pesanti, tuttavia, la dose di radiazioni aumenta con la profondità per fornire un picco (chiamato picco di Bragg) durante una profondità finita del corpo, consentendo l’irradiazione selettiva dei tumori.

Nella radioterapia con ioni pesanti, una dose sufficiente spesso mira alla lesione, con l'altezza conforme alla sua forma e posizione (profondità). Per erogare fasci ionici con precisione a qualsiasi forma di lesione irregolare, vengono utilizzati strumenti specializzati individualmente chiamati collimatore e filtro di compensazione.

L'irradiazione di ioni pesanti è individualizzata, consentendo di attenuare la dose non necessaria agli organi critici come il midollo spinale, il tronco encefalico e l'intestino.

L’ostacolo più serio allo sviluppo di centri di terapia con ioni pesanti negli Stati Uniti è stato l’elevato costo di capitale iniziale. Il costo di un sistema all’avanguardia per gli ioni pesanti in grado di trattare 1000 pazienti affetti da cancro all’anno, sebbene circa il doppio di quello di un centro protonico di dimensioni simili, rimane inferiore a quello dello sviluppo di un agente biologico e chemioterapico. Il costo elevato di un sistema di terapia con ioni pesanti rispetto ai raggi X convenzionali è dovuto alla complessità della procedura richiesta per raggiungere tumori profondi. È stato possibile costruire istantaneamente un centro di ricerca e terapia con particelle pesanti utilizzando la tecnologia esistente, comprovata e affidabile per curare i pazienti e condurre ricerche.

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Terapia con ioni di carbonio

Gli ioni pesanti, come il carbonio, hanno guadagnato notevole interesse a causa delle loro proprietà fisiche e radiobiologiche vantaggiose rispetto alla terapia basata sui fotoni. Tra i diversi tipi di fasci ionici, i fasci ionici di carbonio, in particolare, vengono utilizzati per la terapia del cancro perché sono considerati dotati delle proprietà ideali più equilibrate a causa dei loro intensi effetti di uccisione sui tumori e della potenziale capacità di irradiazione selettiva. Uno ione pesante ideale dovrebbe avere una tossicità inferiore nei tessuti iniziali (tessuto normale) ed essere più efficace nella regione bersaglio (tumore). Gli ioni carbonio vengono scelti perché rappresentano la combinazione più semplice in questa direzione.

Nella regione target, hanno bisogno di una maggiore efficacia biologica relativa e di un rapporto di miglioramento dell'ossigeno ridotto rispetto ai raggi X.

La radioterapia con ioni di carbonio è stata studiata per ogni tipo di cancro, comprese le neoplasie intracraniche, il cancro della testa e del collo, i tumori polmonari primari e metastatici, il cancro gastrointestinale, il cancro alla prostata e i tumori genito-urinari, il cancro al seno e i tumori maligni ginecologici e i tumori pediatrici.

Il carbonio mostra un LET (trasferimento lineare di energia) più elevato rispetto a protoni e fotoni, portando a un RBE (efficacia biologica relativa) più elevato, in cui il danno causato dagli ioni di carbonio è raggruppato all'interno del DNA, travolgendo i sistemi di riparazione cellulare.

Combinazione della terapia con ioni pesanti con l'immunoterapia

L’idea che la malattia metastatica possa essere curata con la combinazione immunoterapia-radioterapia (CIR) costituisce un potenziale regime terapeutico. Sia le prove sperimentali che quelle cliniche suggeriscono che la terapia con particelle, la terapia con ioni di carbonio a trasferimento lineare di energia (LET) eccezionalmente elevato, dimostra un miglioramento del tasso di metastasi e una riduzione delle recidive locali. La terapia combinata con ioni di carbonio e immunoterapia dimostra una maggiore immunità antitumorale e un numero ridotto di metastasi rispetto alla sola immunoterapia

Radioterapia con ioni di carbonio nel cancro al seno

Le nuove tecniche radioterapeutiche riducono al minimo l’esposizione ai tessuti normali per ridurre gli effetti avversi acuti e tardivi del trattamento. La radioterapia viene comunemente somministrata dopo la mastectomia in molti tumori localmente avanzati ed è ancora in fase di studio.

La riduzione del rischio di tumori maligni secondari è un obiettivo importante degli oncologi radioterapisti, poiché molti pazienti trattati per carcinoma mammario hanno aspettative di vita decennali. Precedenti studi hanno suggerito un rischio di circa il 3.4% di neoplasie secondarie indotte da radiazioni dopo la radioterapia.

Terapia con ioni di carbonio nel carcinoma polmonare in stadio iniziale

La terapia con ioni carbonio dimostra una migliore distribuzione della dose rispetto alla terapia protonica nella maggior parte dei casi di carcinoma polmonare in stadio iniziale. la terapia con ioni carbonio è risultata più sicura per il trattamento di pazienti con condizioni avverse come tumori di grandi dimensioni, tumori centrali e scarsa funzionalità polmonare. La resezione chirurgica con lobectomia è stata la scelta terapeutica standard per il NSCLC in stadio iniziale (carcinoma polmonare non a piccole cellule). La radioterapia è un'opzione per i pazienti che non sono idonei per l'intervento chirurgico o lo rifiutano.

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Riferimento:

1. Jin Y, Li J, Li J, Zhang N, Guo K, Zhang Q, Wang X, Yang K. Analisi visualizzata della radioterapia con ioni pesanti: sviluppo, barriere e direzioni future. Oncol. 2021 9 luglio;11:634913. doi: 10.3389/funz.2021.634913. PMID: 34307120; ID PMC: PMC8300564.