Distruggere i tumori con un cannone particellare di 100 milioni di euro

Un edificio basso, persiane in liste di legno, un piccolo ponte conduce oltre un torrente all'entrata dipinta di giallo. Il Ion-Beam Therapy Center di Marburgo (MIT) è insignificante dall'esterno. Nulla indica che dietro le mura si nasconde un impianto ad alta tecnologia, che potrebbe diventare l'ultima speranza per molti malati di cancro. Per anni esso è rimasto fermo perché mancava il denaro e gli operatori non riuscivano ad accordarsi su chi doveva accollarsi il deficit. Ma pochi giorni fa è stato trattato il primo paziente.

Molti tumori possono essere oggi rimossi chirurgicamente o trattati con la radioterapia. Ma ci sono tumori che nessun chirurgo riesce a raggiungere o posizionati in modo che i raggi danneggerebbero i tessuti vitali intorno. Così può accadere, ad esempio, che un tumore cerebrale sia troppo vicino al nervo ottico e al tronco cerebrale. Quindi il rischio di danneggiare questi organi durante l'intervento chirurgico è troppo grande.

Dal 1997 esiste un metodo di trattamento molto promettente: l'irradiazione con particelle veloci, chiamata anche terapia con fasci di ioni, con fasci di particelle o terapia di ioni pesanti. Distrugge i tumori in modo rapido, delicatamente e in modo permanente. Si trae vantaggio dal fatto che i fasci di particelle - costituiti da ioni di idrogeno o di carbonio - danneggiano in modo efficiente i tessuti viventi.

Quello che normalmente causa seri danni da radiazioni, lo si vuole nella terapia contro tumori: là si dirige un fascio di particelle precisamente sul tumore.

"Con gli ioni pesanti accelerati si può raggiungere una dose di radiazioni sufficiente ad arrivare fino a 30 centimetri di profondità, che contemporaneamente risparmia il tessuto normale o gli organi adiacenti", spiega Jürgen Debus, Direttore Medico di Radioterapia Oncologica e Radioterapia presso la clinica universitaria di Marburgo, che ha gestito finora un simile impianto, unico in Germania, che funziona con atomi di carbonio. "Questo non è tecnicamente possibile con la semplice radioterapia convenzionale."

Il dodici per cento di tutti i pazienti affetti da cancro vengono ora trattati con metodi di radioterapia. Nel 18 per cento circa di tutti i pazienti i metodi di trattamento attuali falliscono. "Gli studi clinici internazionali dimostrano che ogni anno più di 20.000 di questi pazienti, soprattutto quelli con tumori inoperabili alla base del cranio e al cervello, sarcomi dei tessuti molli e carcinomi prostatici, trarrebbero giovamento dall'applicazione in radioterapia di particelle altamente cariche, quindi protoni e ioni di carbonio, afferma la clinica di Marburgo.

La ragione per l'elevata efficacia degli atomi è che le particelle penetrano nel tessuto con grande energia. Sul loro spazio di frenata distruggono in primo luogo il patrimonio genetico di poche cellule che possono ripararsi da sole in poche ore. Ma a una certa profondità di penetrazione, le particelle si infilano semplicemente come un proiettile e trasferiscono la maggior parte della loro energia efficiente nel tessuto tumorale che vi giace.

In questo modo il loro potere distruttivo in questo punto si moltiplica. Il metodo si basa su principi puramente fisici. Così, si determinerebbe esattamente il luogo in cui le particelle uccidono le cellule: la profondità di penetrazione deriva dall'energia degli ioni, loro deviazione laterale può essere controllata con campi magnetici.

In pratica sembra così: atomi di idrogeno o di carbonio vengono ionizzati in una camera, cioè si tolgono gli elettroni esterni dagli atomi e li si caricano elettricamente. Poi vengono innanzi tutto accelerati a circa il 30 per cento della velocità della luce in un acceleratore lineare lungo cinque metri con l'aiuto di campi elettrici.

Questa energia non basterebbe assolutamente per far penetrare le particelle nel tessuto, esse distruggerebbero solo gli strati superiori della pelle. Per sviluppare il loro effetto in profondità, gli ioni devono essere accelerati ulteriormente.

Gli ioni attraversano circa un milione di volte il ciclotrone, che costringe le particelle a passare in campi magnetici in un percorso circolare e le accelera ulteriormente con campi elettrici alternati - finché il fascio di particelle viene abbinato a circa il 70 per cento della velocità della luce e diretto sul paziente.

Ma l'effetto distruttivo deve arrivare solo dove si trova il tumore. In un'immagine di risonanza magnetica vengono mostrate la forma e la posizione del tumore nel corpo. "Uno dei vantaggi dei fasci di particelle è che si lasciano deviare con estrema precisione con i campi magnetici", si dice al MIT.

"Si possono irradiare anche tumori molto irregolari con dosi alte con il cosiddetto metodo di scansione raster, risparmiando contemporaneamente agli organi critici situati nelle immediate vicinanze del tumore dal campo ad alto dosaggio." Il fascio di ioni può essere guidato in modo preciso quanto un bisturi del chirurgo, ma l'irradiazione è più riguardosa del paziente e inoltre indolore perché il tessuto circostante si riprende rapidamente.

La precisione necessaria è garantita da un programma per computer che indirizza il fascio di particelle precisamente alla posizione corretta o scannerizza tumori più grandi. Inoltre il software divide il tumore in dischi digitali ognuno di spessore di un millimetro e ricopre ogni disco con pixel adiacenti.

Per ogni punto poi calcola la profondità di penetrazione della radiazione necessaria e la dose richiesta. Secondo tali orientamenti, il fascio ionico scansiona il tumore e si tratterrà su ogni punto fino a raggiungere il dosaggio di radiazioni precedentemente calcolato.

Inoltre il paziente deve essere fissato in posizione al millimetro. Durante l'irradiazione, vengono anche costantemente monitorati attentamente sia lui che il raggio di particelle per evitare danni da radiazioni indesiderati. Anche il personale medico deve essere ovviamente protetto dai raggi, per questo vengono installate schermature spesse.

Le procedure per l'applicazione medica delle particelle, in particolare degli atomi di carbonio, sono state sviluppate alla fine degli anni novanta presso il Centro Helmholtz GSI per la ricerca sugli ioni pesanti a Darmstadt.

Dal 1997 al 2008 oltre 400 pazienti sono stati trattati con ioni carbonio al GSI. Oggi il centro tedesco leader per questo trattamento è il Ion-Beam Therapy Center (HIT) di Heidelberg, che ha già trattato più di 2500 pazienti. Ma ce n'è ancora bisogno.

Pertanto in un primo momento la gioia è stata grande, quando nel 2007 a Marburgo e poco dopo a Kiel è stata avviata la costruzione di altri due impianti di terapia adronica. Ma dopo l'inizio delle operazioni, le prime previsioni ottimistiche riguardo al numero di pazienti si sono dimostrate esagerate.

Come ha riferito la Società tedesca per la Radioterapia Oncologica (Degro), "i contratti tra gli ospedali interessati di Marburgo e di Kiel sono stati cancellati perché la prestazione contrattualmente garantita dalla Siemens non potrà essere raggiunta; in entrambi gli impianti possono essere trattati ogni anno rispettivamente solo da circa 1.000 a 1.500 pazienti invece dei previsti 2500 3000."

Con ciò una gestione economica non sembrava possibile. Pertanto, il gruppo industriale Siemens ha deciso nella tarda estate del 2011, di non assumere l'esercizio degli impianti funzionanti della terapia adronica a Marburgo - questo impianto era stato addirittura già certificato - e a Kiel. Gli esperti che hanno contribuito con il loro know-how agli impianti furano profondamente delusi.

"La non messa in servizio o la soppressione di questi impianti efficienti è incomprensibile dal punto di vista tecnico e ingiustificabile", hanno poi sottolineato sia il presidente della Degro sia Jürgen Debus e Rita Engenhart-Cabillic, direttore medico del Dipartimento di Radioterapia Oncologica presso la clinica universitaria di Giessen e Marburgo, in un comunicato ufficiale.

Così, l'impianto costato 100.000.000 € si è fermato ed è stato utilizzato solo per scopi di ricerca. Ci furono anche voci riguardo alla spedizione di parti dell'impianto a Shanghai - come pezzi di ricambio per impianti identici esistenti là.

Tuttavia, dopo lunghi negoziati sono stati firmati dei contratti il ​​22 settembre 2014, che garantiscono il funzionamento del centro di terapia a fasci di ioni di Marburgo per mezzo dell'Università di Heidelberg. Il centro a Kiel, però, è stato intanto smantellato.

La clinica universitaria di Giessen e Marburgo è coinvolto nella società con il 24,9 per cento, il 75,1 per cento lo mantiene l'Università di Heidelberg come ente responsabile. Anche la responsabilità medica e tecnica per il centro di terapia delle particelle si trova a Heidelberg. Questo ci permette di continuare a sviluppare la tecnologia cosicché si possa trattare un numero maggiore di pazienti e ampliare lo spettro di delle terapie, dice Guido Adler, presidente e direttore medico capo dell’ospedale universitario di Heidelberg.

Il 27 ottobre è stato trattato il primo paziente nella sede di Marburgo, l'11 novembre, sarà solennemente inaugurata. "Fra le altre cose daremo importanza al trattamento di pazienti con tumore al polmone non a piccole cellule, nonché con determinati tumori del cervello e della regione testa-collo", spiega Rita Engenhart-Cabillic.

Per la medicina tedesca, l'apertura del centro a Marburgo è un passo grande e importante. I pazienti vengono trattati addirittura dappertutto nel mondo con protoni, cioè con nuclei di idrogeno. Ma poiché il dispendio tecnico è molto alto, ci sono solo pochissimi centri in cui vengono utilizzati ioni di carbonio.

"Con questa tecnologia, made in Germany, sottolineiamo il nostro impegno globale per l'innovazione nella tecnologia medica", così dice Hermann Requardt, CEO di Siemens Healthcare.