Terapia con protoni: una storia di successo iniziata 25 anni fa

Era un lunedì e il team del Centro di Protonterapia si era riunito nella sala di controllo. "Eravamo vicini e guardavamo incantati il monitor che mostrava la sala di trattamento", ricorda Martin Grossmann, allora come oggi fisico del Centro di Protonterapia (ZPT) del PSI. Negli anni '90, come parte di un team di 15 persone guidato da Hans Blattmann, Eros Pedroni e Gudrun Goitein, sviluppò una nuova tecnica per curare i pazienti affetti da tumore: la scansione a punti, detta anche pencil beam scanning.

Il 25 novembre 1996 era arrivato il momento: per la prima volta una persona era sdraiata sul lettino della sala di trattamento. L'uomo, 62 anni, del cantone di Lucerna, aveva un tumore maligno della pelle che aveva già formato delle metastasi nel cervello. Queste metastasi cerebrali dovevano essere irradiate con l'aiuto della nuova tecnica.

Il team era nervoso, nonostante l'eccellente preparazione. "Si possono trattare tutte le bambole di plastica e le vasche d'acqua che si vogliono, ma quando c'è un vero paziente sdraiato, è un'esperienza completamente diversa", dice il fisico medico Tony Lomax, che fa parte del team di sviluppo. Il lunedì in questione, ha aiutato a posizionare correttamente il paziente in modo che i fasci di protoni colpissero esattamente l'area del corpo da irradiare. Perché i millimetri contano: "Un fascio di protoni è come un utensile affilato", sottolinea Martin Grossmann. "Non si può sbagliare".

Grande successo

Il team di specialisti si è assicurato che la tecnologia funzionasse senza problemi. E alla fine, il 25 novembre, tutti hanno potuto tirare un sospiro di sollievo: l'irradiazione è andata secondo i piani, proprio come Martin Grossmann e Tony Lomax si aspettavano. "Eravamo assolutamente convinti di avere la tecnologia sotto controllo. Ci siamo impegnati a fondo per rendere tutto sicuro al cento per cento per i pazienti", afferma Grossmann.

L'anno successivo, il Centro di Protonterapia ha trattato con successo altri pazienti. Gli esperti erano inizialmente scettici: all'epoca la tecnica sembrava troppo incontrollabile. Per oltre dieci anni, fino al 2008, l'Istituto Paul Scherrer è stato l'unico istituto a utilizzare questa procedura. Nel frattempo, però, la tecnica di scansione spot si è diffusa in tutto il mondo ed è considerata il metodo preferito di protonterapia.

Cancellare il tumore

"La terapia protonica ha cambiato la lotta contro il cancro dalle fondamenta", afferma Damien Weber, medico capo e responsabile dello ZPT. Nella terapia protonica, un fascio di protoni - cioè un fascio concentrato di particelle veloci e cariche - uccide le cellule tumorali distruggendo il materiale genetico DNA in esse contenuto. Questo è anche ciò che fa la radioterapia classica, tipicamente usata per il cancro e che maltratta le cellule con i raggi X.

Ma i protoni hanno un grande vantaggio rispetto alle radiazioni ad alta energia, spiega Weber: possono essere utilizzati per determinare con precisione la zona del corpo in cui esercitano il loro effetto distruttivo. "Gli effetti collaterali legati alle radiazioni sono molto più rari. Ecco perché il metodo è particolarmente adatto ai bambini, ma anche ai tumori in aree del corpo difficili da raggiungere o particolarmente sensibili". Questi includono i tumori nella zona della testa o vicino alla colonna vertebrale.

Per molto tempo, la professione medica ha utilizzato il cosiddetto metodo di diffusione per la terapia protonica. In questo caso, il fascio di protoni viene diffuso e filtrato attraverso diaframmi metallici, realizzati individualmente per ogni tumore, in modo da colpire solo la parte del corpo interessata. Per i tumori dell'occhio, questa procedura è ancora oggi il metodo di scelta. Non è così per i tumori più profondi.

"Abbiamo sempre saputo che la scansione spot avrebbe portato molti vantaggi", afferma Tony Lomax. Il tessuto interessato viene scansionato con il fascio di protoni, "come se lo si tracciasse con una matita", dice Lomax. O meglio, cancellandolo con una gomma. A tal fine, la posizione del tumore viene prima registrata con metodi di imaging come la tomografia computerizzata e la risonanza magnetica, e il fascio di protoni viene programmato in modo che la quantità esatta di particelle cariche colpisca i punti desiderati.

Vantaggio di posizione PSI

Chiunque dia un'occhiata dietro le quinte del Centro di Protonterapia capisce perché questa tecnologia poteva essere sviluppata solo al PSI e non, ad esempio, in un ospedale. La sola apparecchiatura di irradiazione, chiamata gantry, ha le dimensioni di un camion; per generare i fasci di protoni e indirizzarli al gantry è necessaria un'apparecchiatura ancora più grande e complicata.

"Quello che stiamo facendo qui è fisica applicata agli acceleratori", dice Martin Grossmann. "Abbiamo bisogno di dispositivi di misura che controllino il percorso del fascio. Abbiamo bisogno di un'elettronica veloce che controlli i magneti. E soprattutto avevamo bisogno di personale qualificato per costruire una macchina del genere. Non lo si trova in un ospedale".

L'idea della scansione spot è nata in Giappone. "Ma il nostro team qui è stato abbastanza coraggioso da dire: ora la stiamo usando davvero", dice Grossmann. Ed è stato un successo per i pazienti, da 25 anni a questa parte.

L'Istituto Paul Scherrer PSI sviluppa, costruisce e gestisce grandi e complesse strutture di ricerca e le mette a disposizione della comunità di ricerca nazionale e internazionale. La ricerca dell'Istituto si concentra su materia e materiali, energia e ambiente, uomo e salute. L'educazione dei giovani è una preoccupazione centrale del PSI. Per questo motivo, circa un quarto dei nostri dipendenti sono postdoc, dottorandi o apprendisti. Il PSI impiega un totale di 2100 persone, il che lo rende il più grande istituto di ricerca della Svizzera. Il budget annuale è di circa 400 milioni di franchi svizzeri. Il PSI fa parte del settore dei PF, che comprende anche il Politecnico di Zurigo e l'EPF di Losanna, oltre agli istituti di ricerca Eawag, Empa e WSL.

Fonte: Istituto Paul Scherrer/Brigitte Osterath