Eliminare la paura del cancro

Il torace umano si alza e si abbassa circa quindici volte al minuto durante la respirazione. Questo è anche il caso della paziente che riposa su un lettino nel Centro di Protonterapia del PSI. È qui per la radioterapia del suo tumore al polmone e il movimento respiratorio è una sfida. I ricercatori del PSI hanno sviluppato un nuovo metodo per riuscire a colpire il tumore con precisione ogni volta.

La terapia protonica del PSI è unica in Svizzera e ha una storia di oltre quarant'anni. È un importante complemento alla radioterapia convenzionale negli ospedali: I protoni accelerati possono essere controllati con estrema precisione. Ciò significa che i tessuti sani possono essere protetti meglio. Ed è proprio per questo che ogni millimetro è importante.

Terapia protonica personalizzata

La Lega svizzera contro il cancro stima che attualmente nel Paese ci siano circa 450.000 sopravvissuti al cancro. La paziente del Centro di Protonterapia è una di loro. Per colpire in modo ottimale il suo tumore nonostante i movimenti respiratori, i ricercatori del PSI utilizzano due misure: In primo luogo, il sottile fascio di protoni scansiona il tumore in tutte e tre le dimensioni; e non solo una volta, ma più volte, ogni volta con una dose inferiore. Ciò significa che i piccoli cambiamenti di posizione sono meno significativi con ogni singola scansione. In secondo luogo, speciali telecamere seguono la respirazione del paziente. L'irradiazione avviene solo durante la breve posizione di riposo dopo l'espirazione.

Un progetto in corso presso il Centro di Protonterapia fa un ulteriore passo avanti e colpisce i tumori in tutte le regioni del corpo. La protonterapia, infatti, viene eseguita in molte sessioni individuali, che di solito si protraggono per diverse settimane. Durante questo periodo, il tumore può spostarsi e cambiare forma, o il tessuto che lo precede può cambiare. La fisica medica Francesca Albertini e il suo team hanno quindi sviluppato un nuovo piano di trattamento che hanno già applicato con successo a persone con tumori nella regione cranica: la Daily Adaptive Proton Therapy, o DAPT. In ogni giorno di trattamento, viene prima effettuata una tomografia computerizzata (TC) a basso dosaggio per determinare la dose ottimale di radiazioni. Questo aumenta talmente la precisione che la dose di radiazioni aggiuntiva della TAC è più che compensata, spiega Albertini: "In molti casi, il piano DAPT può ridurre la dose alle strutture sensibili di circa il dieci-quindici per cento rispetto al metodo precedente. Questo può fare una grande differenza per la persona". I ricercatori hanno ampiamente automatizzato il processo, in modo che ogni sessione richieda solo pochi minuti in più. In seguito, testeranno la DAPT su tumori in altre parti del corpo, come l'addome.

Il ritorno alla cellula tumorale

Presso il Centro di Scienze Radiofarmaceutiche del PSI si studiano anche metodi di trattamento del cancro all'avanguardia: i radiofarmaci vengono utilizzati quando il cancro si è già diffuso e ha formato le cosiddette metastasi. Mentre la chemioterapia attacca tutte le cellule corporee in rapida divisione, comprese quelle sane, i radiofarmaci agiscono in modo più mirato e quindi meno impegnativo per l'organismo.

Un radiofarmaco è composto da un radionuclide - un atomo che emette radiazioni ionizzanti - e da una molecola che si aggancia specificamente alle cellule tumorali. In primo luogo, per la diagnosi viene selezionato un radionuclide che emette radiazioni gamma. La terapia viene quindi effettuata con un radionuclide il più possibile affine che emette una forma adeguata di radiazione beta. A differenza delle radiazioni gamma, queste hanno un raggio d'azione più breve, di pochi millimetri, ma sono molto più intense. Ciò significa che distrugge specificamente le cellule tumorali a cui il radiofarmaco si aggancia e non il tessuto sano circostante.

Nel cancro della tiroide, questo principio è stato stabilito per diversi decenni con i radionuclidi dell'elemento iodio, che la ghiandola tiroidea assorbe naturalmente. "Purtroppo, però, non tutti gli organi colpiti dal cancro hanno un'affinità naturale per un elemento adatto", afferma Roger Schibli, responsabile del Centro di Scienze Radiofarmaceutiche. Per questo motivo, i ricercatori del PSI stanno sviluppando i cosiddetti ligandi: Molecole che si legano specificamente alle rispettive cellule tumorali. Poi accoppiano il radionuclide al ligando, che lo trasporta verso il bersaglio. Con un agente sviluppato dal gruppo di ricerca di Cristina Müller che utilizza il radionuclide terbio-161, è possibile uccidere in modo particolarmente efficace anche le micrometastasi fino alle singole cellule tumorali.

Per poter disporre in futuro di vari radionuclidi in quantità significativamente maggiori, il PSI sta progettando una nuova struttura: la costruzione di TATTOOS (Targeted Alpha Tumour Therapy and Other Oncological Solutions) inizierà nel 2029. L'impianto fa parte del grande progetto di aggiornamento del PSI IMPACT (Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technologies). "TATTOOS aprirà possibilità completamente nuove", afferma Cristina Müller. "In futuro studieremo molti altri radionuclidi per il trattamento di vari tipi di cancro, che consentiranno terapie più efficaci proteggendo allo stesso tempo gli organi sani". Ciò andrà a vantaggio soprattutto delle persone anziane e già trattate in precedenza, poiché il loro organismo è spesso meno in grado di affrontare terapie stressanti.

L'obiettivo a lungo termine della radiofarmacia è la terapia personalizzata: dovrebbe esistere un radiofarmaco adatto a ogni tipo di tumore, a ogni stadio e alle esigenze individuali del paziente. TATTOOS sarà un passo importante verso questo obiettivo.

Mammografia più precisa

Tuttavia, è meglio se il cancro viene riconosciuto in una fase iniziale. Marco Stampanoni, ricercatore presso il Centro di Scienza dei Fotoni del PSI, sta lavorando con il suo team alla diagnosi precoce del cancro al seno. Ogni anno, in Svizzera, a circa 6800 donne viene diagnosticata questa malattia. La mammografia oggi comunemente utilizzata misura l'assorbimento dei raggi X da parte dei tessuti. I noduli e le calcificazioni del tessuto, che possono rappresentare uno stadio precanceroso, appaiono come punti chiari. Tuttavia, le immagini non sono perfette: quasi la metà dei casi sospetti si rivelano falsi allarmi nella successiva biopsia; un quinto dei tumori reali rimane inosservato.

Il gruppo di ricerca di Stampanoni utilizza una tecnica chiamata interferometria a griglia. Si basa su informazioni ottenute non solo dall'assorbimento ma anche dalla rifrazione e dalla dispersione dei raggi sul tessuto. Ciò consente di ottenere immagini molto più nitide e con un maggiore contrasto. "È possibile misurare con precisione soprattutto gli oggetti di piccole dimensioni, anche nei tessuti molli che altrimenti rimarrebbero invisibili", afferma Stampanoni. "Probabilmente sarà anche possibile stabilire se un cambiamento è benigno o maligno in base alla diffusione".

A lungo termine, il metodo dovrebbe consentire esami tridimensionali precisi senza compressione dolorosa del seno. Inoltre, l'interferometria a griglia potrebbe essere utile anche per altri tipi di cancro, come quello ai polmoni, poiché anche gli alveoli dei polmoni diffondono i raggi X in modo diverso rispetto a una persona sana.

Le molecole della chemioterapia

Infine, i ricercatori del PSI stanno lavorando per migliorare la chemioterapia tradizionale. Ad esempio, un team guidato da Michel Steinmetz, responsabile ad interim del Centro per le Scienze della Vita del PSI, ha studiato le cosiddette tubuline con precisione atomica utilizzando tecniche di imaging come la cristallografia a raggi X presso la Swiss Light Source SLS del PSI. Le tubuline sono le molecole della cellula a cui si aggancia la maggior parte dei farmaci chimici contro il cancro.

Tra l'altro, è stato possibile identificare numerose nuove cosiddette tasche di legame e caratterizzare con precisione altre già note. Le sostanze attive si annidano in questi recessi della tubulina. Quanto più precisamente si inseriscono, tanto più a lungo aderiscono e tanto meglio funzionano. "E quanto più precisamente conosciamo la struttura delle tasche di legame, tanto più precisamente possiamo progettare nuovi principi attivi che funzionino in modo ottimale", afferma Steinmetz.

Un gruppo di ricerca guidato da Jörg Standfuss, che lavora con Steinmetz presso il Centro per le Scienze della Vita, ha anche misurato presso il laser svizzero a elettroni liberi a raggi X SwissFEL del PSI, con una precisione di cento femtosecondi (cioè un decimo di trilionesimo di secondo), come si deformano il principio attivo e la tasca di legame quando si separano nuovamente. Ciò è particolarmente utile per migliorare i nuovi agenti fotoattivi. Si tratta di farmaci che possono essere virtualmente accesi e spenti con un impulso di luce, il che ha il potenziale di rendere la chemioterapia molto più delicata.

Da Francesca Albertini a Jörg Standfuss, tutti sono accomunati dalla pazienza e dalla passione con cui hanno sviluppato e perfezionato i loro metodi nel corso di molti anni. Insieme, perseguono l'obiettivo di eliminare la paura dal cancro.