Nuove terapie contro i tumori: dritti al bersaglio

Annalisa Cretella, N. 11 novembre 2005

L’adroterapia, è la figlia più giovane della radioterapia tradizionale, meno invasiva e indicata per un numero sempre maggiore di tumori, anche profondi. Finora è stata utile per curare più di 40.000 persone nel mondo. Secondo stime fornite dall’Airo, l’Associazione italiana di radioterapia oncologica, nel nostro Paese sono circa 15.700 i pazienti che ogni anno potrebbero beneficiare di questo trattamento.
Tra circa due anni, anche il nostro Paese avrà il suo centro specializzato e all’avanguardia in questo settore: a ottobre 2007 sarà inaugurato il CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica. La realizzazione del Centro arriva a conclusione di un iter lunghissimo, iniziato oltre 12 anni fa e portato avanti con tenacia dalla Fondazione TERA (per l’adroterapia oncologica), presieduta dal professor Ugo Amaldi, e affidata nel 2001 per la realizzazione e la gestione, dal Ministero della Salute alla fondazione Cnao, presieduta dal dottor Ermino Borloni.
Nell’approfondimento che segue, ci siamo fatti aiutare dal presidente della fondazione TERA, Ugo Amaldi, per far luce, insieme a lui, su quali siano i vantaggi connessi al trattamento con l’adroterapia, per rimuovere la maggior parte dei dubbi e sapere qualcosa in più del tanto atteso Centro Nazionale di Adroterapia.
A differenza della radioterapia convenzionale, l’adroterapia non usa fasci di raggi X, bensì fasci di protoni (ioni di idrogeno) e di ioni carbonio. Dette “adroni”, queste particelle subatomiche sono difficili da accelerare perché migliaia di volte più pesanti degli elettroni, che producono i raggi X negli acceleratori lineari, oggi in dotazione di tutti i reparti di radioterapia. In Italia con questi strumenti vengono irradiati ben 110.000 pazienti l’anno. L’adroterapia è di due tipi a seconda che siano utilizzati i protoni o gli ioni carbonio. In generale possiamo dire che gli “adroni”, usati nella terapia, sono nuclei di atomi che, portati ad alta energia da una potente macchina acceleratrice, sono lanciati come proiettili in grado di danneggiare tessuti malati in massima parte, alla fine del loro percorso nel corpo del paziente, in corrispondenza del tumore. Protoni accelerati a 200 MeV e ioni carbonio accelerati a 4.800 MeV permettono di irradiare i tumori profondi seguendone il contorno con precisione millimetrica e di risparmiare i tessuti sani circostanti. Questa moderna tecnica, dunque, utilizza particelle adroniche elettricamente cariche, in particolare fasci di miliardi di protoni e di ioni carbonio, per ottenere il controllo locale dei tumori.

Vantaggi: il risparmio dei tessuti e non solo
Quali sono i vantaggi nell’usare questi adroni? Essendo i protoni e gli ioni particelle pesanti, a differenza dai raggi X, penetrano nei tessuti senza deviare molto dalla direzione iniziale e con la loro carica elettrica strappano elettroni alle molecole dei tessuti, depositando gran parte della loro energia alla fine del percorso. Questo consente di preservare al meglio i tessuti sani attraversati e anche quelli che sono al di là del tumore, in quanto, spesa tutta la loro energia, gli adroni si fermano. Poiché la maggior parte dell’energia distruttiva del fascio di adroni è ceduta al bersaglio, la dose al tumore può essere molto elevata, mentre i tessuti sani sono risparmiati. Nella radioterapia tradizionale, i raggi X rilasciano soltanto parte dell’energia sul tumore e coinvolgono anche i tessuti sani. La dose non può essere altrettanto elevata. Per aumentarla e meglio controllare il tumore, si usano molti fasci di raggi X incrociati (IMRT = Intensity Modulated Radiation Therapy), che impartiscono sempre, ai tessuti sani, una quantità di energia maggiore di quella possibile in adroterapia.
C’è da aggiungere che uno ione carbonio rilascia, in ogni cellula traversata, un’energia circa ventiquattro volte maggiore di quella rilasciata da un protone quando attraversa la stessa cellula. Per questo gli ioni carbonio hanno, sulla maggior parte dei tessuti, più efficacia dei protoni, i quali invece, da questo punto di vista, si comportano come i raggi X. In altre parole, i protoni e i raggi X hanno gli stessi effetti sui tessuti, mentre gli ioni carbonio danneggiano diversamente la doppia elica del DNA e quindi sono in grado di uccidere anche le cellule dei tumori “radioresistenti”. In particolare, le cellule hanno una minore capacità di riparare le gravi lesioni prodotte alla doppia elica del DNA, dagli ioni carbonio (queste, infatti, sono multiple e non riparabili), che sono quindi particolarmente indicati nel trattamento dei tumori radioresistenti; essi, infatti, resistono sia ai raggi X sia ai protoni e rappresentano il 10% circa di tutti i tumori trattabili con le radiazioni. I tumori radioresistenti, per i quali l’Airo ha mostrato essere possibile un elevato tasso di controllo locale, sono in Italia circa 3.700 l’anno; questo è il numero di potenziali pazienti che potranno essere trattati con ioni carbonio, nel nuovo Centro Nazionale di Pavia quando entrerà in funzione.
L’altro grande vantaggio dell’adroterapia con ioni carbonio, è la durata del trattamento. Un paziente trattato con la protonterapia, così come avviene per i raggi X, dovrà sottoporsi a 20, fino anche a 30 sedute, per un totale di 4-6 settimane al massimo. Data la ridotta capacità riparatrice delle cellule, con gli ioni carbonio, il trattamento si può concentrare in 8-10 sedute al massimo, con un notevole risparmio di stress e una riduzione dei costi per il paziente. Importante è sottolineare che la fondazione Cnao fornirà queste terapie nell’ambito del servizio sanitario nazionale.

Per quali tumori è indicata
La selettività è particolarmente importante nei casi in cui il tumore sia localizzato presso organi vitali, che non devono essere irradiati. Fino a una ventina di anni fa, l’adroterapia era indicata per i tumori localizzati nella base cranica, sul fondo dell’occhio e lungo la colonna vertebrale. Successivamente, i tumori pediatrici, i tumori del sistema nervoso centrale, della prostata, del fegato, dell’apparato gastroenterico, del polmone e in generale di tutti quei tumori localizzati in prossimità di organi critici, sono stati trattati con successo. In generale, le indicazioni cliniche della terapia con fasci di protoni, riguardano le neoplasie oculari e i tumori che interessano la base del cranio, la spina dorsale e la prostata. La terapia con gli ioni carbonio è vantaggiosa anche per i carcinomi delle ghiandole salivari e dei seni paranasali, sarcomi ossei e dei tessuti molli, carcinomi delle vie biliari, tumori dei polmoni e del fegato. Nel caso di buona parte dei tumori del distretto cervicocefalico, del torace, dell’addome o dello scavo pelvico, l’adroterapia può essere utilizzata anche per somministrare, al termine di un trattamento convenzionale, un sovra dosaggio.

I risultati
L’adroterapia è stata utile finora a 43.000 pazienti nel mondo. Si stima che in Italia potrebbero beneficiarne, ogni anno, circa 15.700 persone. In un rapporto, preparato l’anno passato sotto la direzione del professor Roberto Orecchia, l’Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica, ha quantificato il numero di pazienti italiani che dovrebbero poter accedere a questa terapia. Le conclusioni indicano che, sui circa 110.000 pazienti trattati in Italia con raggi X di alta energia ogni anno, circa 1.000 (1%) dovrebbero essere trattati senza dubbio con protoni (pazienti detti appartenenti alla categoria A), 12.000 (11%) trarrebbero profitto dalla terapia con protoni (categoria B) e circa 600 (3%) si potrebbero avvantaggiare della terapia con ioni carbonio. Si guarda alle esperienze estere per fare un bilancio e i risultati ottenuti fino ad oggi con questa nuova tecnica sono molto incoraggianti. Una casistica positiva arriva dal centro giapponese per ioni carbonio HIMAC di Chiba e Hyogo, dove sono stati trattati con ioni carbonio circa 2.500 pazienti, da altri due centri europei e dalla Germania (dove i radioterapisti di Heidelberg hanno irradiato sempre con ioni carbonio 250 malati). Molti più centri sono attivi nella terapia con fasci di protoni: da sottolineare che le tecniche più sofisticate sono state sviluppate in Svizzera; qui, al PSI di Villigen, la tecnica con protoni è stata utilizzata su un centinaio di pazienti. Sono queste esperienze che hanno dimostrato un’efficacia terapeutica degli ioni, anche nel trattamento di tumori a grande diffusione e attualmente a scarsa possibilità terapeutica, come i tumori al polmone.

La situazione in Italia
Sulla base di questi risultati clinici, l’Airo giunse alla conclusione che per rispondere alle esigenze dei malati italiani, sarebbero necessari dai 4 ai 5 centri di protonterapia, dislocati lungo l’intero Paese, e almeno un centro nazionale di eccellenza per ioni carbonio, che è quello in fase di costruzione a Pavia. Al momento in Italia ne esiste uno a Catania. Qui, nel 2001 i Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN hanno messo in funzione un fascio di protoni da 62 MeV, che penetra 3 centimetri e permette il trattamento molto efficace dei melanomi oculari e altri tumori poco profondi.

Nel mondo
L’interesse per l’adroterapia ha cominciato a svilupparsi già negli anni Novanta. Da allora molti paesi stanno investendo in questa direzione. Tutti i centri di adroterapia fanno parte del Particle Therapy Co-Operation Group (PTCOG).

Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO)
Il progetto CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, prevede l’apertura, entro il 2007, di un grande centro di adroterapia a Pavia, dedicato essenzialmente all’adroterapia con fasci di ioni carbonio, un gran passo avanti per la cura dei tumori radioresistenti, che non sono trattabili con la radioterapia convenzionale e con i protoni.
Il centro italiano, proposto oltre dodici anni fa dalla Fondazione TERA, dovrebbe diventare uno dei nodi della rete europea dell’adroterapia, in collegamento con i centri di Lione (Università Claude Bernard), Stoccolma (Istituto Karolinska) e quello austriaco di Wiener-Neustadt. Il Ministero della Salute ha affidato la realizzazione di questo centro nazionale, alla Fondazione CNAO, creata nel 2001. Il cuore del centro è un sincrotone di 25 metri di diametro, in grado di accelerare sia ioni carbonio che protoni; il sincrotone e tutte le componenti di alta tecnologia sono state progettate da TERA in collaborazione con il Cern, il grande laboratorio internazionale di Ginevra. È una dimostrazione di come, anche la ricerca di base, nel caso particolare quella sulle particelle fondamentali, sia a disposizione dei cittadini e consenta delle “ricadute” applicative in grado di migliorare le terapie per il trattamento di particolari tumori (come quelli di polmone, fegato, prostata e midollo spinale, non curabili con la tradizionale radioterapia.
Il progetto, presentato al policlinico pavese all’inizio del 2003, per molti ricercatori, si preannuncia come il polo della speranza per la cura dei tumori.
Alla fine del 2003, la Fondazione TERA ha completato e consegnato alla fondazione Cnao, le specifiche e i disegni tecnici del Centro e passato ad essa venticinque ingegneri, fisici e tecnici che avevano lavorato al progetto per molti anni e attualmente sono inquadrati nella Cnao.
Il Centro Nazionale di Adroterapia prevede la realizzazione di una struttura sanitaria e di ricerca dedicata all’assistenza medica nel campo dell’adroterapia e dedicata anche alla ricerca clinica e a quella radiobiologica, avanzate. Alla sua realizzazione contribuiscono molti istituti e università italiane e straniere. Il contributo più importante, in termini di mezzi e personale, è fornito dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che assicura anche la co-direzione tecnica.
Il terreno di 37.000 metri quadrati è messo gratuitamente a disposizione della Fondazione Cnao dal Comune di Pavia. Il progetto del nuovo Centro prevede la realizzazione di un edificio su tre piani, il cui piano terreno è destinato all’accoglienza in day hospital dei pazienti e agli ambulatori. Il sincrotone e le sale di trattamento si trovano in un bunker sotterraneo, che copre una superficie di 3.500 metri quadrati e che serve a ospitare gli strumenti di diagnostica medica, i sistemi di alta tecnologia e le tre sale (estensibili a cinque) per il trattamento. Il Centro nazionale per ioni carbonio, secondo centro del genere in Europa dopo quello tedesco in costruzione ad Heidelberg e quarto al mondo, quando sarà a regime, arriverà a trattare fino a 3.500 pazienti l’anno. Per l’intera struttura si prevede una spesa complessiva di almeno 70 milioni di euro.

Il lungo iter del CNAO
Era il 1991 quando il professor Ugo Amaldi, facendo uso delle conoscenze acquisite nel campo delle radiazioni e degli acceleratori di particelle, lanciò il “Progetto Adroterapia”, che si riprometteva di portare in Italia le moderne tecniche di radioterapia, che fanno uso di fasci di particelle fatte di quark, dette adroni. Uno scopo che condivise con Giampiero Tosi, dell’Istituto Europeo di Oncologia di Milano. La fondazione TERA, avente la realizzazione di un Centro nazionale per ioni carbonio, fu creata a Novara alla fine del 1992.
Solo molti anni dopo, nel 2003, arrivò l’atteso annuncio: il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica sarebbe stato costruito nelle vicinanze del Policlinico San Matteo, su un terreno messo a disposizione dal Comune di Pavia.
Responsabile della costruzione e della futura utilizzazione del Centro è la Fondazione CNAO, creata con la legge finanziaria del 2001 dall’allora Ministro Umberto Veronesi, proprio con lo scopo di realizzare “il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica progettato dalla Fondazione TERA”. La fondazione Cnao è stata sostenuta con convinzione dal Ministro Girolamo Sirchia, che creò una Commissione per il riesame del progetto e lanciò la costruzione del centro. Membri fondatori della CNAO (presieduta dal dottor Erminio Borloni), sono l’Ospedale Maggiore di Milano, il Policlinico San Matteo, l’Istituto Neurologico Carlo Besta, l’Istituto Europeo di Oncologia e la Fondazione TERA. Per raccogliere informazioni, esperienze, e soprattutto risultati, nel 2002, il Presidente e alcuni membri del Comitato, hanno visitato i centri giapponesi di Hyogo e Chiba (dove erano stati trattati con ioni carbonio circa 1500 pazienti), il centro tedesco GSI (dove i radioterapisti di Heidelberg avevano allora irradiato circa 150 malati) e il PSI di Villigen in Svizzera (che ha tecniche all’avanguardia per il trattamento con fasci di protoni). Dall’esame del corposo bagaglio di informazioni e dati, gli studiosi arrivarono a conclusioni molto incoraggianti. Il Comitato Tecnico Scientifico della fondazione Cnao, infatti, concluse: "Le esperienze attuali con l’uso degli ioni carbonio nel trattamento di diverse neoplasie (sarcomi ossei, tumori dei tessuti molli, adenocarcinomi e melanomi della testa del collo, ecc.), presso alcuni centri, sono lusinghiere e significative di un’efficacia terapeutica anche nel trattamento di tumori a grande diffusione e attualmente a scarsa possibilità terapeutica, come in particolare i tumori del polmone. Tali prospettive rendono la realizzazione del progetto CNAO necessaria sia sul piano della ricerca sia dell’assistenza". Fu così che nell’estate del 2002 le Fondazioni CNAO e TERA firmarono una lettera di intenti, in seguito trasformata in convenzione, sulla base della quale TERA ha prodotto il progetto definitivo del Centro.

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