BNCT: neutroni termici a servizio della medicina
Doctor shows information: boron neutron capture therapy
La BNCT è una terapia ancora in via sperimentale che si basa sulla cattura di neutroni termici da parte del 10B (Boro-10). Quando un neutrone interagisce con con l’isotopo 10 del boro da origine al 7Li (litio) e ad una particella alpha (4He). Il range in tessuto delle particelle alpha è di 9 micrometri, mentre quello degli atomi di Litio è di 5 micrometri.
La storia della BNCT
Nel 1936 Locher elaborò il principio del BNCT sulla base della concentrazione selettiva di boro nei tumori e della sua irradiazione con neutroni termici. La prima ricerca clinica di BNCT in un paziente con glioma maligno è stata eseguita nel Massachusetts General Hospital nel 1951. Nel 1968, Hatanaka ha riportato risultati positivi di studi clinici di BNCT in Giappone, che hanno curato efficacemente i pazienti con tumori cerebrali.
Il trasporto del 10B
Il boro raggiunge i siti bersaglio mediante degli agenti che hanno la caratteristica di avere bassa tossicità, notevole probabilità di essere assorbiti dal tessuto tumorale e non da quello sano, e tempo di permanenza per la durata della BNCT.
La tecnica di somministrazione del farmaco in BNCT
La tecnica consiste nella somministrazione di un farmaco, in genere la borofenilalanina (BPA), che trasporta all’interno delle cellule neoplastiche un isotopo del boro non radioattivo, ovvero il 10B. Il diverso metabolismo di queste cellule rispetto a quelle dei tessuti sani fa sì che l’isotopo si accumuli in quantità superiori nelle cellule tumorali.
Per aumentare la capacità di distruggere selettivamente le cellule neoplastiche, risparmiando quelle sane, è necessario incrementare l’affinità con cui il vettore riconosce le cellule neoplastiche. Questa aumentata capacità di riconoscere le cellule tumorali potrebbe inoltre facilitare il trattamento delle metastasi.
I neutroni utilizzati in BNCT
I neutroni utilizzati in BNCT sono i neutroni termici. In genere i neutroni vengono classificati a seconda della loro energia. Si distinguono quindi:
- Neutroni termici: la loro energia dal mezzo in cui si propagano. il valore più probabile si attesta a 0.026 eV a 20°C.
- Neutroni di energia intermedia: hanno energie superiori a 0.5 eV ma sotto i 10 keV.
- Neutroni veloci: hanno energie superiori ai 10 keV.
Per la produzione dei neutroni possono essere impiegate sorgenti radioattive, reattori a fissione nucleare, acceleratori di particelle.
L’interazione dei neutroni con i tessuti
Il neutrone catturato origina una trasmutazione nucleare, da cui deriva un nucleo instabile che decade emettendo fotoni o altri tipi di particelle. Le interazioni dei neutroni termici col tessuto possono essere di due tipi: Neutron Capture by Nitrogen (14N oppure 14C) e Neutron Capture by Hydrogen (1H oppure 2H). La prima rilascia un’energia cinetica di 0.62 MeV che viene condivisa tra il protone e il nucleo di rinculo. Nel secondo caso invece la la quantità di radiazione è trascurabile se i tessuti in oggetto sono di piccole dimensioni.
La BNCT nel mondo
I ricercatori di tutto il mondo hanno eseguito il trattamento BNCT in diversi reattori di ricerca. Tuttavia è molto difficile per un reattore ottenere la licenza come strumento clinico. Un team medico e di ricerca di alto livello dell’IPT mira a sviluppare la tecnologia all’avanguardia dell’acceleratore per BNCT. Il sistema BNCT di IPT prevede un acceleratore lineare compatto che rappresenta una svolta nelle dimensioni. Riducendo significativamente lo spazio richiesto per il centro di trattamento BNCT questi acceleratori potranno essere installati in ospedale. I fasci di neutroni intensi stabili e affidabili interni dell’IPT forniscono la sessione BNCT più breve e una minore esposizione alle radiazioni, il che avvantaggia il centro che offre la massima qualità di radioterapia di precisione per i malati di cancro.
Quasi 2.000 pazienti sono stati trattati con BNCT e hanno avuto esiti clinici favorevoli per glioblastomi, testa e collo e altri tumori difficili. Oggi assistiamo a un’impennata nello sviluppo del BNCT e nella ricerca clinica basata sull’uso degli acceleratori. Con la popolarità delle apparecchiature BNCT che possono essere installate negli ospedali, BNCT sta diventando il mainstream della terapia del cancro.
La BNCT in Italia
Al CNAO di Pavia nell’edificio di prossima realizzazione sarà installato un acceleratore di piccole dimensioni per la produzione di fasci di neutroni. Così la terapia di cattura neutroni del boro sarà per la prima volta impiegata nell’ambito della ricerca in Italia. L’attività di ricerca sarà effettuata in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’università di Pavia e il policlinico San Matteo.