Físicos de Novosibirsk, han aprendido a determinar de forma segura las concentraciones de boro en tumores
Novosibirsk, Novosibirsk, Rusia, Asia.- Especialistas del Instituto Budker de Física Nuclear, perteneciente a la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias (Novosibirsk), han implementado un método de espectrometría gamma en la fuente de neutrones aceleradora VITA, una instalación para el desarrollo de la terapia de captura de neutrones de boro (BNCT) para el tratamiento del cáncer.
Los científicos realizaron una serie de estudios en diez gatos y perros con cáncer y demostraron la viabilidad de la monitorización directa y no invasiva de las concentraciones de boro en tumores durante la BNCT. Los resultados se publicaron en la revista Applied Radiation and Isotopes.
La BNCT se basa en la reacción nuclear del boro con neutrones. El isótopo no radiactivo boro-10 se introduce en el tumor, donde se acumula. Posteriormente, el tumor se irradia con un haz de neutrones, que «quema» el boro, destruyendo así las células tumorales. Resulta que cuanto mayor es la cantidad de boro, más eficaz es la terapia. Por ello, es fundamental que los especialistas determinen con precisión la dosis de boro absorbida, el número de reacciones nucleares que se producen durante la irradiación y la velocidad de eliminación del boro del organismo. Esta información puede obtenerse mediante espectrometría gamma instantánea.
La terapia de captura de neutrones con boro (BNCT, por sus siglas en inglés) es uno de los tratamientos de alta tecnología más prometedores para tumores malignos, ya que permite la destrucción selectiva de las células tumorales mediante la acumulación de boro y su posterior irradiación con neutrones. La absorción de un neutrón por el boro desencadena una reacción nuclear con una alta liberación de energía específicamente en la célula que contiene el boro, lo que provoca su muerte.
Investigadores del Instituto de Física Nuclear (SB RAS) han desarrollado la fuente de neutrones aceleradora VITA para BNCT. Una unidad se utiliza activamente para la investigación científica en el instituto, y otra se ha instalado en el Centro Nacional de Investigación Médica Oncológica N.N. Blokhin del Ministerio de Salud de Rusia. Está previsto que los ensayos clínicos comiencen allí en 2027. Al mismo tiempo, los físicos continúan trabajando en la mejora de la BNCT, por ejemplo, mediante el desarrollo de métodos de dosimetría.
«A diferencia de otros métodos de radioterapia, como la gammaterapia, que utiliza únicamente radiación gamma, disponible desde hace tiempo y fácilmente detectable, la BNCT distingue típicamente cuatro componentes de la dosis de radiación: boro, nitrógeno, neutrones rápidos y radiación gamma», comentó Sergei Taskaev, doctor en Física y Matemáticas y jefe de un sector del INP SB RAS. «Todos estos componentes deben registrarse para comprender la dosis recibida por el tumor y los órganos sanos del paciente. Este es un problema muy complejo que aún no se ha resuelto.
La dosis primaria durante la terapia es la dosis de boro. El método más simple y fiable para determinar la dosis de boro es la espectrometría gamma instantánea. La mayor parte de la energía de la reacción nuclear boro-neutrón, es decir, el 84%, se utiliza para destruir el tumor, y el 16% restante es transportado por un fotón de 478 keV.» Midiendo la intensidad de los fotones con esta energía, es posible determinar el número de reacciones nucleares que han ocurrido en el volumen observado. Este método es bien conocido, pero durante mucho tiempo resultó poco práctico por la simple razón de que todos intentaban colocar el detector más cerca del paciente.
Sin embargo, un detector que distingue esta línea de emisión de fotones de otras es inestable en presencia de flujos de neutrones y falla rápidamente. Un detector con menor resolución energética, pero capaz de operar en un flujo de neutrones disperso de este tipo, proporciona información difícil de interpretar. Nuestro equipo sugirió que trabajar directamente cerca de la fuente es innecesario; un buen detector podría trasladarse a mayor distancia y protegerse de los neutrones.
Tras instalar un espectrómetro gamma basado en un detector semiconductor de germanio de alta pureza a seis metros de la fuente de radiación en un búnker contiguo, perforar un agujero en la pared, instalar dispersores de neutrones y proteger el detector con cadmio y plomo, los investigadores primero probaron la calidad de la señal utilizando tubos que contenían boro y luego realizaron experimentos con animales con tumores espontáneos.
«Cualquier acumulación de boro se quema con la radiación ionizante, por lo que la eficacia de la BNCT reside no solo en eliminar el tumor, sino también en minimizar el daño a las células sanas», añadió Dmitry Kasatov, investigador sénior del INP SB RAS y doctor en Física y Matemáticas. Por eso somos tan meticulosos con la dosimetría, y la espectrometría gamma resulta muy útil.
Este método nos permite comprender de forma fiable y en tiempo real cómo, cuánto y dónde se acumula el boro, y con qué rapidez se elimina. La terapia de captura de neutrones con boro (BNCT) suele durar aproximadamente una hora, y durante este tiempo, el boro se elimina del organismo. Dependiendo de la concentración de boro en un momento dado, podemos acortar el tiempo de irradiación o, si es necesario, aumentar la dosis.
Se realizaron estudios con un espectrómetro gamma en diez mascotas (gatos y perros). Además de ser los primeros en implementar este método y demostrar su eficacia, los investigadores también demostraron que el boro se acumula de forma diferente en distintos animales.
«Los distintos animales acumularon y eliminaron boro a ritmos diferentes, dependiendo del tipo de tumor, su tamaño y otros factores que aún desconocemos», explicó Sergey Taskaev. «Además de la información obtenida del detector, tomamos muestras de sangre de los animales antes y después de la irradiación.
Esta es una práctica habitual en la terapia de captura de neutrones con boro (BNCT). Al planificar el tratamiento, la cantidad de boro en el tumor se calcula en función de los resultados de los análisis de sangre. Por ejemplo, los sistemas de planificación japoneses asumen que la concentración de boro en el tumor es tres veces mayor que en la sangre.
Observamos que los resultados de la espectrometría gamma y el análisis de sangre pueden diferir significativamente, por lo que planeamos continuar la investigación. Sin embargo, ya es evidente que las fuentes de neutrones deben estar equipadas con instrumentos para la espectrometría gamma instantánea y que este método de visualización del boro debe utilizarse durante el tratamiento».
