Fusione nucleare “pulita” per combattere i tumori

Da diversi anni la divisione MNF (Micro-Nano Facility) del CMM di FBK è in prima linea nell’ambito delle ricerche sullo sviluppo di materiali avanzati – prodotti nella clean room della Fondazione Kessler – per applicazioni della fusione nucleare pulita assistita da laser.

In questo contesto FBK, in collaborazione con enti di ricerca nazionali ed europei come i Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN di Catania (dove sono stati eseguiti i trattamenti), l’istituto ELI (Extreme Light Infrastructure) di Praga, l’università Federico II di Napoli e altri, ha condotto negli ultimi due anni una serie di esperimenti per verificare se la reazione di fusione protone-boro-11 potesse essere innescata efficacemente per la prima volta su cellule tumorali umane.

La nuova tecnica, chiamata PBCT (Proton Boron Capture Therapy), prevede la somministrazione di una soluzione contenente molecole costituite da nuclei di boro-11 (isotopo principale del boro) a una massa tumorale. Successivamente, quest’ultima è trattata con fasci di protoni – i cui livelli di energia e dose sono tipici della proton-terapia classica – che innescano la fusione generando particelle alfa (nuclei di elio). Una volta prodotte, le particelle alfa si arrestano quasi istantaneamente all’interno delle cellule, rilasciando tutta la loro energia e provocando il danneggiamento e in alcuni casi la distruzione del DNA delle cellule tumorali, preservando allo stesso tempo i tessuti sani.

I risultati, pubblicati sulla rivista Scientific Reports, dimostrano che il bombardamento con particelle alfa di bassa energia (circa 4 megaelettronvolt) – che fungono da proiettili con massa quattro volte maggiore dei normali protoni – hanno generato un aumento del 30% della mortalità delle cellule tumorali.

«Il principio alla base di questi esperimenti è stato quello di trasferire un’idea che qualche anno fa abbiamo realizzato con i colleghi dell’istituto ELI di Praga nell’ambito delle ricerche sulla fusione laser pulita, applicandola al campo pre-clinico della protonterapia», spiega Antonino Picciotto, uno degli autori dell’articolo e ricercatore della divisione MNF. «La nostra speranza è che questo nuovo approccio, unito alle proprietà balistiche della terapia con protoni standard, possa essere utilizzato nel prossimo futuro per aumentare gli effetti radiobiologici dell’irraggiamento su tumori particolarmente resistenti e aggressivi. Con effetti senz’altro positivi per la salute dei pazienti.»

In riferimento alle misure e ai risultati ottenuti, lo scorso 5-6 aprile si è tenuto un mini-workshop organizzato da FBK dal titolo “Towards Proton Boron Capture Therapy”, al quale hanno partecipato ricercatori di FBK, INFN-LNS di Catania, ELI Beamlines di Praga, Università Federico II di Napoli, CNR di Palermo, TIFPA-INFN di Trento e Proton Therapy Center di Praga. L’obiettivo del workshop è stato quello di coinvolgere la comunità italiana ed europea in una discussione sui risultati ottenuti e sulle problematiche e prospettive future in ambito fisico-medico di questo nuovo possibile approccio alla terapia. In questo contesto FBK, oltre a essere uno degli attori nell’ambito di queste ricerche, ha giocato un ruolo fondamentale come nucleo di condensazione delle diverse realtà afferenti alla protonterapia nazionale e internazionale.