Personal investigador del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) participa en un experimento pionero en España que utiliza una nueva tecnología para reducir los efectos negativos de la radioterapia en tejidos sanos. El proyecto pretende generar altas dosis de radiación ultrarrápida, conocida como ‘radioterapia flash’, mediante protones acelerados por láser, para impactar en células vivas.
Según explica el equipo de este experimento, en la radioterapia convencional suele aplicarse un haz de partículas continuo. Pero en los últimos años se está observando que cuando se aplica la dosis establecida para la radiación clínica en tiempos cortos, de menos de un segundo, se reducen considerablemente los efectos negativos de este tratamiento sobre el tejido sano. Es decir, que los efectos en la radioterapia no solo dependen de la dosis que se administre, sino también de su tasa de aplicación.
Para conseguir dosis ultrarrápidas de alta intensidad, los aceleradores láser son las herramientas idóneas: pueden concentrar protones, las partículas que forman el núcleo del átomo junto al neutrón, en pulsos muy cortos y con dosis instantáneas muy altas. Para esto se ha utilizado el láser VEGA de la infraestructura singular del Centro de Láseres Pulsados (CLPU) de Salamanca, el único sistema de España capaz de alcanzar un pico de potencia de un petavatio con una tasa de repetición de un hercio, que permite irradiar cada muestra en unos pocos minutos.
Con el objetivo de entender los mecanismos que tienen lugar en el organismo entre las diferentes tasas de dosis de radiación, se utilizan como modelo cultivos celulares comerciales de adenocarcinoma humano, un tipo de cáncer de pulmón. El equipo del Instituto de Investigación Sanitaria de Santiago de Compostela (IDIS), liderado por Ana Vega, fue responsable de la preparación de las muestras utilizadas en los experimentos realizados en el L2A2. Para desarrollar el experimento en el CPLU contaron con el apoyo de un grupo del Instituto de Biología Funcional y Genómica de Salamanca, bajo la dirección de Olga Calvo, que preparó las muestras, las transportó al laboratorio y las mantuvo bajo control hasta la vuelta a sus instalaciones, donde se analizaron con posterioridad.
El IGFAE, a cargo del análisis de los datos del experimento
Para este experimento el IGFAE desarrolló un blanco (el medio de interacción del láser para generar los protones) que permite realizar hasta 800 disparos en unas pocas horas. Esta fuente de partículas, que funciona en alto vacío, fue completada por un selector energético, construido por el i3M, para reducir la anchura del espectro de los protones y para guiarlos a través de una ventana delgada, condición necesaria para la irradiación de las muestras biológicas que se mantienen bajo presión atmosférica.
El equipo del IGFAE en este experimento está compuesto por Aarón Alejo, José Benlliure, Adrián Bembibre y Alicia Reija, estudiante de doctorado que analizará todos los datos del proyecto en el marco de su tesis.
Este trabajo se enmarca en un programa experimental que el IGFAE desarrolla desde hace años desde el Laboratorio Láser de Aceleración y Aplicaciones (L2A2), en colaboración con el IDIS, bajo la dirección del investigador del IGFAE José Benlliure, donde se irradiaron los primeros cultivos celulares con pulsos ultra-cortos de rayos X.
Próximo objetivo: aumentar la dosis instantánea
Según Michael Seimetz, investigador principal del proyecto y científico del Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (i3M), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), el siguiente paso del experimento será aumentar la dosis instantánea: “Lo podríamos lograr focalizando el manojo de protones detrás del blanco, porque de esa manera aumentaremos el flujo de protones acelerados”.
