Il sincrotrone: nuove armi contro il cancro

Era il 1991: l’anno in cui si iniziò a parlare, in Italia, di adroterapia per curare i tumori. Il professor Ugo Amaldi, fisico delle particelle e degli acceleratori, uno degli scienziati più importanti al mondo, dirigeva allora un team di 500 fisici che stavano realizzando a Ginevra uno dei grandi esperimenti del CERN.

In quell’anno, Amaldi firma a 4 mani con Giampiero Tosi, il più noto fisico medico italiano e direttore della Fisica sanitaria dell’ospedale Niguarda, un rapporto letteralmente pioneristico, intitolato “Per un centro di teleterapia con adroni” che qualche anno più tardi il Ministro della Salute Umberto Veronesi accoglierà e recepirà con grande entusiasmo.

LA STORIA DEL CNAO

E’ in questo modo che si pongono le basi per la nascita del CNAO (Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica) di Pavia, e inizia così un percorso scientifico non privo di ostacoli e rallentamenti, che arriverà a compimento solo nel 2010, per l’inaugurazione: il CNAO, primo centro italiano per il trattamento dei tumori con fasci di particelle subatomiche, voluto e finanziato dal Ministero della Sanità e dalla Regione Lombardia, oggi è uno dei soli 6 centri al mondo in grado di fare adroterapia sia con i protoni che con gli ioni carbonio, e ha trattato otre 4.700 pazienti con tumori difficili e resistenti alle terapie tradizionali.

E’ diretto da un ex allievo di Amaldi, il fisico Sandro Rossi, che ha partecipato alla sua costruzione, fin da quando era solo un progetto nella mente visionaria del suo maestro: “Io nasco come fisico delle particelle al CERN di Ginevra” spiega Rossi “e proprio lì ho conosciuto il professor Amaldi. Lui a un certo punto ha deciso di investire la sua competenza in Italia, appunto per creare un centro di adroterapia che utilizzasse le tecnologie proprie dell’ambito della ricerca per la cura dei pazienti. Ha messo insieme un gruppo di giovani, io ero tra questi, e abbiamo iniziato questa grande avventura. Nel primo decennio abbiamo lavorato alla progettazione della macchina, con la collaborazione del CERN di Ginevra, dell’Istituto nazionale di fisica nucleare italiano e di altri enti: poi con Veronesi, nell’anno 2000, è stata approvata la creazione del centro CNAO”.

IL SINCROTRONE E LE CURE

Questa è, molto in breve, la storia: il presente è una enorme struttura in vetro e cemento, alla periferia di Pavia, proprio di fronte all’IRCCS San Matteo, ospedale d’eccellenza con il quale ha uno stretto rapporto di collaborazione.

In una grigia mattina di ottobre, i pazienti vanno e vengono, sostano nelle sale d’attesa aspettando di accedere a una delle tre stanze di trattamento: hanno tumori complicati, resistenti alla radio terapia, spesso inoperabili. Il CNAO rappresenta l’ultima speranza.

Il cuore battente del centro è un enorme sincrotrone, un acceleratore di particelle realizzato con tecnologia principalmente italiana: la sua costruzione ha coinvolto circa 600 aziende che hanno prodotto i singoli pezzi, mentre il montaggio e l’avviamento sono stati effettuati direttamente dal personale del centro, con la collaborazione del Politecnico di Milano, dell’Università di Pavia, dell’INFN e del CERN.

E’ collocato in un bunker di 1600 metri quadrati, ed è isolato dal resto della struttura con schermature per le radiazioni che vanno dai 2 ai 6 metri di spessore, per proteggere i frequentatori del centro dalle radiazioni. Semplificando al massimo, visivamente assomiglia a un grande “anello”, composto da macchinari sofisticatissimi, che misura 25 metri di diametro per 80 di lunghezza e lavora ininterrottamente, 24 ore su 24: nelle zone interne alla sua circonferenza, dette “sorgenti”, si originano i fasci di particelle di protoni e ioni carbonio. Riunite in “pacchetti” e accelerate a una velocità che può arrivare quasi a quella della luce, queste particelle percorrono un milione di giri di sincrotrone fino a raggiungere l’energia giusta per arrivare nelle tre sale di trattamento del CNAO, e con precisione millimetrica nella profondità del corpo del paziente, esattamente là dove si trova il tumore; il malato, a sua volta, è “bloccato” sul lettino e per la centratura del raggio indossa maschere in materiale plastico, che in caso si tratti di pazienti pediatrici vengono decorate dagli addetti del CNAO con immagini di supereroi o cartoni animati.

L’EFFICACIA DELLA TERAPIA

Rispetto alla classica radioterapia, la tecnica che utilizza protoni e ioni carbonio è più efficace e più precisa, perché è capace di danneggiare maggiormente i legami chimici presenti nel DNA delle cellule tumorali: cosa che impedisce al DNA di autoripararsi, portando la cellula tumorale all’inattivazione e alla morte.

Inoltre, potendo somministrare dosi più intense di radiazioni rispetto alla tradizionale radioterapia, perché il fascio di ioni colpisce solo il tumore, riducendo in modo considerevole gli effetti collaterali, aumentano le possibilità di successo del trattamento: il sistema computerizzato ad altissima precisione usato nel centro è in grado di indirizzare il “raggio” di particelle solo sui tessuti malati.

Non tutti i tumori, però, possono essere trattati: anzi, il primo passo nelle cure è proprio quella di selezionare con grande attenzione i possibili beneficiari: “Possono usufruire di questa terapia” spiega la dottoressa Ester Orlandi, responsabile del dipartimento clinico “i pazienti affetti da cordomi e condrosarcomi della base cranica e della colonna, da sarcomi dei tessuti molli e dell’osso, da melamoni oculari e tumori paraorbitari, carcinomi delle ghiandole salivari, e da tutti i tumori solidi pediatrici. Inoltre, possiamo curare i pazienti che abbiano già fatto cicli di radioterapia, non ricevendo benefici. I malati ci vengono indirizzati dai loro oncologi di riferimento e dai reparti ospedalieri presso i quali sono in cura”.

E’ bene non alimentare, quindi, troppe false speranze: è una tecnologia ancora nuova, le evidenze scientifiche e gli studi clinici a supporto sono tuttora in fase di elaborazione e studio, e può occuparsi solo di determinati tumori, accuratamente selezionati dai reparti di oncologia di tutta Italia: ma la prospettive sono sempre più importanti. Per esempio, dal Giappone dove l’esperienza in questo campo è maggiore, si è dimostrata notevole efficacia nei pazienti affetti da tumore al pancreas trattati con ioni carbonio e chemioterapia rispetto a quelli trattati con chemio e radioterapia tradizionale.

E proprio al CNAO, si ritiene di poter presto operare anche su pancreas e fegato, grazie all’inserimento delle cure anche per questi tumori nei nuovi LEA, livelli essenziali di assistenza: l’adroterapia è entrata infatti nel 2017 nel Sistema sanitario nazionale.

IL FUTURO DI CNAO

Nel frattempo, si lavora a ritmo serrato per l’ampliamento del centro, e la creazione di nuove tecnologie di cura: la nuova area, che si svilupperà su due piani, per un totale di circa 4.000 metri quadri, comprenderà anche un ulteriore acceleratore di protoni, collegato a una nuova sala trattamento con testata rotante (gantry) che permette al fascio di colpire il tumore da molteplici direzioni. Questa tecnologia è particolarmente adatta al trattamento di tumori pediatrici e a quello di patologie estese, che richiedono un macchinario a largo campo di fascio, in grado di irraggiare superfici più ampie senza dover spostare il paziente. “Inoltre” conclude il direttore Sandro Rossi “verrà installato, all’interno di uno spazio dedicato alla clinica e alla ricerca medica, un acceleratore compatto di particelle per la produzione di fasci di neutroni, che verrà impiegato al fine di sviluppare la BNCT (Boron Neutron Capture Therapy), radioterapia sperimentale per il trattamento di tumori particolarmente complessi e, potenzialmente, anche di lesioni metastatiche”.

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