Macchine da guerra trasformate in “armi” anticancro

Lara Bettinzoli, N. 1/2 gennaio/febbraio 2007

Come fronteggiare un “nemico” che ci attacca e cerca, in modo subdolo e violento, di ferirci ed annientarci? Difendendoci con armi tecnologicamente avanzate in grado di annientare selettivamente, e con precisione, chi ci colpisce. A questo devono avere pensato i ricercatori dell’Ospedale Molinette di Torino e gli ingegneri del Politecnico quando, ricercando nuove strategie per debellare il tumore, hanno riscontrato che alcune macchine utilizzate sui campi da guerra possono venire impiegate, con ottimi risultati, come “armi” oncologiche.
Per la “metamorfosi” è sufficiente un cambio di software: tre almeno i macchinari che, dai campi di guerra, sono diventati prototipi per salvare vite umane e di cui ci parla il Dottor Claudio Zanon primario del reparto di Chirurgia oncologica e Tecnologie Biomediche applicate dell’Ospedale le Molinette di Torino.

Dottor Zanon quando e come avete capito che alcune macchine utilizzate sui campi di guerra, se sottoposte a un cambiamento di software, potevano essere utilizzate come nuove armi contro il tumore?
"L’idea è venuta in collaborazione con il Politecnico di Torino (corso di laurea di Ingegneria Biomedica) il quale ha rilevato in letteratura la pubblicazione dell’uso di termosensori per l’effettuazione di termorilevazioni dinamiche di tumore mammario, con risultati sorprendenti. La rilevazione dinamica superava i limiti della vecchia termografia. Andando sul mercato abbiamo scoperto che l’AEG produceva termosensori per uso bellico miranti alla rilevazione di sorgenti calde nelle ore notturne. Il loro termosensore era ancora più efficiente di quelli pubblicato in letteratura. Lo abbiamo acquistato e abbiamo elaborato il software per poterlo applicare sul corpo umano. I risultati allo stato attuale sono promettenti. Siamo in grado di individuare la mammella sede di un tumore e adesso anche di localizzarlo. Ne prevediamo l’uso complementare alla mammografia.
Lo stesso dicasi per il generatore a neutroni in grado di distruggere selettivamente le cellule tumorali che inglobano il boro. E’ nato per antiterrorismo data la sua capacità di “detectare" armi ed esplosivi negli aeroporti. L’Hifus (Focused ultrasound surgery), infine, è un macchinario israeliano frutto dell’esperienza sull’uso di fonti energetiche di precisione, trasformato in un focalizzatore a ultrasuoni per 'distruggere' esclusivamente le masse tumorali risparmiando gli altri tessuti e senza ricorrere a intervento. Deriva dagli studi di collimazione energetica per puntare meglio gli obiettivi bellici".

Quali sono queste macchine?
"Nello specifico modificando i macchinari sopra descritti o acquisendoli dal mercato abbiamo a disposizione: la DAT (Dinamic Area Theletermography) che è stata messa a punto a Torino grazie ad una collaborazione con il Politecnico che è componente del C.I.R.Park (Clinical Industrial Research Park), parco tecnologico che finanzia ricerche nel campo della tecnologia medica con ricadute industriali locali ed internazionali (costo del prototipo 300.000 Euro); la NCT (Neutron Capture Therapy) con il generatore di neutroni costruito insieme all’Università di Berkeley per l’effettuazione della boroterapia. Quest’ultima è attualmente in attesa di autorizzazione dal Ministero della Sanità per iniziare la sperimentazione su cellule ed animali (costo prototipo 1 milione di Euro). Infine la ExAblate 2000 che viene utilizzata ed applicata su tumori mammari, fibromi uterini e tumori ossei, la quale opera con il sistema Hifus con un RMN 1.5 Tesla che funziona da navigatore per puntare con precisione la lesione e distruggerla tramite l’ipertermia creata dagli ultrasuoni (costo 2,5 milioni di Euro)".

Queste macchine sono in dotazione solo presso l’ospedale Le Molinette di Torino?
"I prototipi sono e saranno (l’ExAblate 2000, la DAT e la NCT) in uso all’ospedale S. Giovanni Antica Sede per le sperimentazioni cliniche definitive. L’ospedale è un presidio oncologico dell’ospedale Molinette di Torino ed è la sede regionale per la ricerca nel campo della tecnologia medica finanziata dal Clinical Industrial Research Park che, come ho già detto, è un parco tecnologico della Regione Piemonte di cui fanno parte la Regione Piemonte stessa, l’Università di Torino, il Politecnico di Torino, l’Ospedale Molinette e l’Unione Industriale".

L’ExAblate 2000-Hifus
E’ già approvato dalla Food and Drug Administration americana è utilizzato in 14 Paesi stranieri, dall'Europa agli Usa, per combattere tumori mammari e cancro dell'utero. "Ma a Torino – spiega il Dottor Zanon - per la prima volta al mondo lo sperimenteremmo contro i tumori epatici e polmonari con la costruzione di nuovi prototipi che ne permettano l’applicazione su tutto il fegato: cosa che è attualmente limitata alla parte inferiore del medesimo, e al polmone, superando il problema dell’ostacolo dato dall’aria inspirata".
La distruzione delle masse avviene grazie all’aumento della temperatura localizzata che conduce a necrosi coagulativa. L’applicazione coinvolgerà circa il 30% delle pazienti affette da tumore mammario, fibroma uterino e masse epatiche di varia natura.

La DAT
La DAT (Dinamyc area telethermographic), è una termografia dinamica in grado di acquisire centinaia di immagini in circa 15 secondi di rilevazione e in grado di fotografare il seno per un accuratissimo screening, che potrebbe rivelare cellule tumorali in anticipo sulla mammografia e senza raggi nocivi. Sfrutta le impercettibili differenze di temperatura a livello cutaneo di tumori mammari, i quali liberano ossido di azoto che agisce sulla dilatazione dei vasi ematici con conseguente variazione focalizzata della temperatura. La dinamicità della ripresa comporta l’acquisizione di immagini per circa 15 secondi individuando fonti di calore minime. Grazie alla tecnica di sottrazione di immagini la DAT è in grado di segnalare la possibile mammella patologica. La dinamicità delle acquisizioni sarebbe in grado di superare gli inconvenienti della vecchia termografia statica.

La NCT
La NCT (Neutron Capture Therapy) è un sistema rivoluzionario in grado di bombardare e distruggere selettivamente le cellule malate salvaguardando quelle sane (a differenza dalla chemioterapia e radioterapia convenzionale).
Costruito e collaudato dal laboratorio di Berkeley, in California, il generatore di neutroni è stato concepito inizialmente come dispositivo per prevenire gli attentati terroristici dal fisico di origine cinese Ka-Ngo Leung, del Lawrence Berkeley national laboratory. Di dimensioni simili a quelle di un televisore, il dispositivo è costituito da un cilindro di ceramica alto 30 centimetri, utilizza la fusione nucleare, non è un reattore nucleare (come quelli usati finora per la terapia Nct) e non produce scorie. Tecnicamente parlando, il suo funzionamento può essere riassunto in quattro stadi. Nella prima fase una radiazione elettromagnetica colpisce atomi di idrogeno liberando ioni. Nella seconda parte del processo gli ioni vengono accelerati e scagliati contro uno strato di titanio. Qui, gli ioni fondono liberando neutroni (questo processo viene chiamato fusione nucleare) che, come proiettili rallentati, vengono poi indirizzati sulla zona malata del paziente. A questo punto, una volta entrati nell'orbita del boro, precedentemente legato alle cellule tumorali con un farmaco, i neutroni vengono attratti dal nucleo malato fino allo scontro distruttivo.
"In Paesi come Germania, Olanda, Stati Uniti e Svezia - spiega il Dottor Claudio Zanon - la boroterapia viene impiegata utilizzando i comuni reattori nucleari che in Italia sono vietati. La NCT (Neutron Capture Therapy) - aggiunge l'oncologo - è pronto a Torino da mesi, ma per problemi burocratici non possiamo utilizzarlo. Stiamo aspettando il via libera del ministero della Salute. Attualmente è utilizzata all’estero per il trattamento dei tumori cerebrali, in primo luogo il glioblastoma, con risultati interessanti. A livello internazionale se ne sta estendo l’utilizzazione anche ai tumori epatici ed ai melanomi. L’apparecchiatura a nostra disposizione ne permetterà l’applicazione in una struttura ospedaliera, con particolare riferimento ai tumori primitivi e secondari del fegato. L’introduzione del boro avverrà direttamente all’interno del fegato tramite l’arteria epatica, con un dispositivo miniinvasivo per trattamenti chemioterapici locali denominato TAP, da noi messo a punto e brevettato nel 1996 ed attualmente utilizzato in tutto il mondo. Oltre alle apparecchiature innovative che stiamo testando in preclinica o clinica da tempo eseguiamo tecniche di avanguardia nel trattamento di localizzazioni tumorali particolari quali la carcinosi peritoneale. La tecnica di riferimento in questi casi è l’ipertermia".

L’ipertermia
Con l’ipertermia si ottiene un innalzamento artificiale delle temperatura a livello di determinati organi e tessuti o, in alcuni casi, dell'intero organismo.
Il calore provoca una risposta delle cellule tumorali che è legata sia a fattori cellulari che alle caratteristiche dell'ospite. La cellula malata è più sensibile al calore rispetto a quella sana, sia per le proprie caratteristiche genetiche sia, in parte, per il microambiente in cui la cellula tumorale viene a trovarsi.
Quando le cellule neoplastiche sono sottoposte a temperature elevate (43-44 °C) subiscono un danno irreversibile, legato a una riduzione dell'efficacia dei sistemi riparativi normalmente presenti a livello cellulare. A 43-44°C la maggior parte delle cellule tumorali tende a morire, mentre la maggior parte delle cellule sane tende a sopravvivere: questa è la base fisiologica dell'efficacia terapeutica dell'ipertermia.
La neo-vascolarizzazione, cioè la formazione di nuovi vasi sanguigni man mano che il tumore si accresce, è infatti insufficiente e ciò determina a livello cellulare una combinazione di basso pH, scarsa presenza di ossigeno, carenza di zuccheri e di altri elementi nutritivi. La cellula maligna che cresce a distanza dai capillari non viene perciò raggiunta dai farmaci chemioterapici somministrati per via sistemica (che tendono invece ad accumularsi preferenzialmente nei tessuti sani ben vascolarizzati), è relativamente resistente alle radiazioni ionizzanti utilizzate in radioterapia (che necessitano per agire di un ambiente ben ossigenato) ma è estremamente sensibile al danno termico.

Quali metodiche si utilizzano?
Dal punto di vista tecnico il riscaldamento dei tessuti può essere ottenuto con diverse metodiche. Oggi vengono, nella pratica clinica, principalmente utilizzate queste metodiche:

1. apparecchiature a radiofrequenze (13.56 MHz) in grado di ottenere un riscaldamento ottimale dei tessuti profondi. Vengono utilizzate per il trattamento localizzato di tutte le forme tumorali solide, primitive o metastatiche;
2. apparecchiatura di tipo capacitivo (Tecar terapia) utilizzata per il trattamento di localizzazioni superficiali (cutanee, sottocutanee, linfonodali, ecc.) e per il trattamento intrarettale dell'ipertrofia prostatica benigna o delle neoplasie prostatiche localizzate;
3. apparecchiatura a raggi infrarossi di tipo A per il trattamento total-body nelle forme disseminate;
4. apparecchiatura di perfusione ipertermico-antiblastica per il trattamento delle localizzazioni peritoneali multiple (carcinosi peritoneale).

"Questa ultima applicazione – sottolinea Zanon - è da noi attuata per le carcinosi da tumore del colon, dell’ovaio e dello stomaco. I dati degli ultimi anni dimostrano un aumento di sopravvivenza significativo in questi pazienti grazie all’uso della chemioipertermia perfusionale".

Una metodica terapeutica non recente
Come metodo per la cura dei tumori ha una storia molto lunga: tentativi di trarre dei benefici dal punto di vista clinico dagli effetti antitumorali della febbre sono stati inizialmente fatti utilizzando sostanze ad azione pirogena, in grado cioè di provocare reazioni febbrili, nei paziente neoplastici.
Negli anni '70 il Prof. Harry Le Veen ha poi approfondito i meccanismi fisiologici innescati dal trattamento con il calore, mettendo tra l'altro a punto i primi macchinari a radiofrequenza per il trattamento loco-regionale di profondità.
Recenti studi clinici hanno definitivamente confermato l'efficacia dell'ipertermia nel determinare regressione tumorale, da sola o in associazione ai trattamenti convenzionali (radioterapia e chemioterapia). E‘ stato dimostrato, dapprima su linee cellulari tumorali coltivate in vitro e successivamente nell'animale e nell'uomo, come l'uso di ipertermia provochi l'induzione di apoptosi in un elevato numero di queste cellule. Questo processo è potenziato dalla contemporanea somministrazione di alcuni farmaci chemioterapici che possono essere vantaggiosamente associati con un incremento dell'efficacia del meccanismo di distruzione delle cellule tumorali.

Altre ricerche in corso al CIRPark
Infine le nostre ricerche stanno guardando al futuro ed il CIRPark sta mettendo in cantiere altre iniziative, quali la medicina biorigenerativa, grazie all’uso di bioreattori tissutali in grado di riprodurre tessuti umani da reimpiantare nel paziente con grossi sacrifici chirurgici tissutali, l’elettrogastrografia in grado di registrare i movimenti intestinali e diagnosticare patologie funzionali dell’apparato gastroenterico, la gastroscopia virtuale effettuata con TAC multislides che dovrebbe affiancare la tradizionale gastroscopia.

Ipertermia links utili
www.hyperthermia-ichs.org
(Sito della Società Internazionale di Ipertermia)
www.assie.it
(Sito dell’Associazione Europea di Ipertermia)
www.ipertermia.org
(Sito del Centro di Ipertermia

Azienda Sanitaria Ospedaliera Molinette di Torino
CHIRURGIA ONCOLOGICA E TECNICHE BIOMEDICHE APPLICATE
Responsabile medico: Dott. Claudio Zanon
Tel. Reparto: 011/ 633.3782 011/ 633.3676 - Ambulatorio: 011/ 633.3534
E mail: zanoncl@tin.it
Principali patologie trattate:

• tumori avanzati del tratto gastroenterico e degli organi pelvici;
• tumori primitivi e secondari del peritoneo;
• ascite neoplastica e versamenti pleurici maligni;
• tumori colorettali (sede del Centro di coordinamento dei Gruppi Interdisciplinari Cure per i Tumori del Colon – Retto delle regioni Piemonte e Valle d’Aosta);
• neoplasie dell’esofago;
• neoplasie primitive e secondarie del fegato;
• neoplasie del pancreas;
• neoplasie e patologie benigne anorettali;
• patologie tiroidee benigne e maligne.

Curriculum di Claudio Zanon
Nato il 29/6/1955
Laureato in Medicina e Chirurgia c/o l’Università di Torino
Specialista in Chirurgia e in Oncologia c/o l’Università di Torino
Responsabile della Chirurgia Oncologica-Tecnologie Biomediche Applicate dell’Ospedale S.Giovanni Antica Sede-Molinette
Direttore scietifico della Fondazione CIRPark per la ricerca nel campo della Tecnologia Medica
Presidente dell’Associazione ASSET per la sanità di eccellenza torinese
Autore di più di 350 tra lavori scientifici e comunicazioni a congressi nazionali e internazionali e di 2 libri di tecnica e patologia chirurgico-oncologica
Inventore di tecniche innovative in campo tecnologico medico
Docenza e coordinatore c/o l’Accademia Nazionale di Medicina della chirurgia oncologica e dei trattamenti locoregionali
Docente presso il Politecnico di Torino, presso la Facoltà di Fisica di Torino e presso il corso di Specializzazione in Oncologia

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