Le nanoparticelle d’oro potrebbero migliorare la radioterapia del cancro al pancreas

Concentrandosi sul difficile caso del cancro al pancreas, un team di ricerca diretto presso la Toronto Metropolitan University in Canada ha dimostrato che le nanoparticelle d’oro mostrano il potenziale per ottimizzare questo sottile equilibrio tra la probabilità di controllo del tumore e la probabilità di complicanze tissutali normali.

L’obiettivo principale della radioterapia è quello di distruggere efficacemente il tumore riducendo al minimo gli effetti collaterali dei tessuti normali vicini.

Concentrandosi sul difficile caso del cancro al pancreas, un team di ricerca diretto presso la Toronto Metropolitan University in Canada ha dimostrato che le nanoparticelle d’oro (GNP) mostrano il potenziale per ottimizzare questo sottile equilibrio tra la probabilità di controllo del tumore (TCP) e la probabilità di complicanze tissutali normali (NTCP).

I GNP sono sotto esame come candidati per migliorare l’efficacia della radioterapia aumentando la deposizione di dose all’interno del tumore.

L’aumento della dose osservato durante l’irradiazione di tessuto tumorale infuso di GNP è dovuto principalmente all’effetto Auger, in cui gli elettroni secondari generati all’interno delle nanoparticelle possono danneggiare le cellule tumorali.

“Le nanoparticelle come i GNP potrebbero essere consegnate al tumore utilizzando agenti mirati come [il farmaco antitumorale] cetuximab, che può legarsi specificamente al recettore del fattore di crescita epidermico espresso sulle cellule tumorali del pancreas, garantendo un’alta concentrazione di GNP nel sito del tumore”, afferma il primo autore Navid Khaledi, ora al CancerCare Manitoba.

I ricercatori riportano le loro scoperte su Physics in Medicine & Biology.

Questa maggiore deposizione di energia localizzata dovrebbe migliorare il controllo del tumore; ma è anche fondamentale considerare la possibile tossicità per i tessuti normali dovuta alla presenza di GNP.

Per indagare ulteriormente, Khaledi e colleghi hanno simulato piani di trattamento per cinque casi di cancro al pancreas, utilizzando immagini TC dal database Cancer Imaging Archive.

Per ogni caso, il team ha confrontato i piani generati utilizzando un fascio di fotoni da 2,5 MV in presenza di GNP con i piani convenzionali da 6 MV.

«Abbiamo scelto un fascio da 2,5 MV a causa dell’effetto fotoelettrico potenziato a questa energia, che aumenta la probabilità di interazione tra il fascio e le GNP», spiega Khaledi.

Il team ha preso in considerazione quattro scenari di trattamento, basati su una dose prescritta di 40 Gy in cinque frazioni: 2,5 MV più GNP, progettati per aumentare il TCP (utilizzando la dose prescritta, ma fornendo una dose ponderata per RBE di 40 Gy x 1,19); 2,5 MV più GNP, progettato per ridurre l’NTCP (abbassando la dose prescritta per erogare una dose ponderata per RBE di 40 Gy); 6 MV utilizzando la dose prescritta; e 6 MV con la dose prescritta aumentata a 47,6 Gy (40 Gy x 1,19).

Dall’analisi è emerso che la presenza di PNL ha aumentato significativamente i valori di TCP, passando da circa il 59% per i piani standard da 6 MV al 93,5% per i piani da 2,5 MV più PNL (aumento del TCP).

È importante sottolineare che i GNP hanno contribuito a mantenere bassi valori di NTCP inferiori all’1%, riducendo al minimo il rischio di complicanze nei tessuti normali.

L’utilizzo di un fascio convenzionale da 6 MV con una dose aumentata ha anche portato a valori TCP elevati, ma al costo di aumentare l’NTCP al 27,8% in alcuni casi.

Il team ha poi valutato la dose al duodeno, il principale organo limitante la dose per la radioterapia pancreatica. La dose media al duodeno era più alta per il fascio di fotoni da 6 MV a dose aumentata e più bassa per i piani da 2,5 MV più GNP.

Analogamente, D_2%, la dose massima ricevuta dal 2% del volume, era più alta con il fascio di 6 MV a dose aumentata e più bassa con 2,5 MV più GNP.

È altrettanto importante considerare la dose al fegato e ai reni, poiché anche questi organi possono assorbire i GNP.

L’analisi ha rivelato dosi relativamente basse al fegato e al rene sinistro per tutte le opzioni di trattamento, con dose media e D_2% generalmente al di sotto delle soglie clinicamente significative.

Le dosi medie più alte al fegato e al rene sinistro per 2,5 MV più GNP sono state rispettivamente di 3,3 e 7,7 Gy, rispetto a 2,3 e 8 Gy per i fotoni standard da 6 MV.

Successivamente, il team prevede di studiare nuovi bersagli linac che potrebbero potenzialmente consentire applicazioni terapeutiche.

“Una limitazione dell’attuale fascio da 2,5 MV è la sua bassa dose (60 MU/min) sui linac TrueBeam, principalmente a causa della tolleranza al calore del bersaglio di rame”, dice Khaledi a Physics World.

“L’aumento del tasso di dose potrebbe rendere il fascio clinicamente utile, ma rischia di fondere il bersaglio di rame. Il lavoro futuro valuterà lo spettro del fascio per diversi design e materiali del bersaglio”.