Avances en radioterapia conducen a tratamientos menos dañinos

Al estudiar a un nivel fundamental el comportamiento de las moléculas que son expuestas a una radiación con un nivel de energía cuidadosamente elegido, los investigadores abren el camino para futuros tratamientos de radioterapia, los cuales no afectarían a todo el tejido circundante y cuyas dosis de radiación total se reducirían considerablemente. Esta investigación, que entrega nuevos detalles sobre el comportamiento de la materia a nivel atómico y que podría tener beneficios significativos en la asistencia sanitaria, fue publicada en línea, el 22 de diciembre de 2013, en la revista Nature.

La radioterapia que se utiliza actualmente en casi la mitad de los tratamientos de cáncer consiste en irradiar el tejido biológico usando una radiación con un amplio espectro de energía con el fin de destruir las células cancerosas. La investigación de un equipo internacional, liderado por dos investigadores del CNRS del Laboratorio de Química Física, Materia y Radiación (CNRS/UPMC, París, Francia), debería hacer posible mejorar la exactitud y la calidad del tratamiento al delimitar un rango más estrecho para la energía utilizada. Su investigación fue diseñada en primer lugar para estudiar el comportamiento a escala atómica de la materia bajo la acción de un rango de rayos X, cuya energía de radiación fue seleccionada con extrema precisión.

Cuando un átomo absorbe los rayos X de una energía dada, se produce un proceso conocido como “degradación interatómico de Coulomb”, el cual conduce a la emisión de electrones por uno de los átomos de la molécula. Los investigadores demostraron que es posible producir una gran cantidad de electrones de baja energía en el entorno inmediato de este átomo objetivo, dando lugar a un fenómeno de resonancia. Cuando se trata de los seres vivos, esos electrones de baja energía pueden producir la ruptura de la cadena doble del ADN vecino. Sin embargo las células vivas, como las células cancerosas, pueden generalmente reparar el daño causado a una sola hebra del ADN, pero no a la doble cadena. Mediante el uso de este proceso, es posible diseñar una estrategia para dirigirse a las células cancerosas con el fin de destruirlas.

Debido a que la irradiación del tejido biológico intervenido durante la radioterapia se realiza con un amplio rango de energía, la ventaja de utilizar una radiación finamente seleccionada con el fin de lograr una emisión de resonancia de los electrones, es doble: los rayos X penetran profundamente en los tejidos, pero sólo son excitados ciertos átomos específicos de las moléculas seleccionadas, definidas previamente como objetivo dentro de las células cancerosas y por lo tanto los tejidos sanos más distantes no se ven afectados por la irradiación. Por otra parte, la excitación resonante es 10 veces más eficaz que la excitación no resonante generada por la irradiación menos específica. La dosis de radiación total se puede, por lo tanto, reducir considerablemente.

Por el momento, estos hallazgos han sido evaluados en moléculas pequeñas compuestas por menos de cinco átomos. Los investigadores planean ahora evaluar este proceso de generación de electrones en moléculas más complejas, compuestas por varios cientos o miles de átomos, como las moléculas que componen las células vivas. El objetivo a largo plazo es producir estos electrones, nocivos para el ADN, dentro de las células cancerosas. Para lograrlo, los investigadores están previendo irradiar los tejidos con rayos X en el rango adecuado de energía, después de usar como objetivo un átomo con el cual puedan marcar las células cancerosas.

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Laboratoire de Chimie Physique-Matière et Rayonnement