L’obiettivo principale dell’esperimento WIDEST1 era quello di testare, in modelli animali, la fattibilità del trattamento di tumori diffusi tramitela Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Quando un tumore è localizzato, oggi sono disponibili diverse forme di trattamento basate sulla chirurgia o sulla radioterapia; se però il tumore è diffuso e non risponde alla chemioterapia o non è asportabile chirurgicamente, allora la BNCT potrebbe rappresentare un’alternativa; infatti la selettività della BNCT non è affidata tanto alla conformazione del campo di radiazioni, quanto alla capacità di un opportuno veicolante del boro di concentrare questo elemento selettivamente nelle cellule tumorali.





In un esperimento precedente abbiamo dimostrato, in un modello animale di metastasi polmonari da adenocarcinoma del colon, che la BPA (Borophenilalanina) produce concentrazioni di boro più grandi nel tumore che nelle cellule normali; in particolare a 4 ore dall’inoculo il rapporto tra le concentrazioni nel tumore e nel sano è compreso tra 3 e 4. Con calcoli Monte Carlo abbiamo verificato che irraggiando con un fascio di neutroni epitermici il torace di un paziente, in cui siano presenti rapporti di concentrazione simili alle precedenti, si assicura un rapporto maggiore di 3 tra la dose assorbita dal tumore e quella assorbita dal tessuto sano.





Con l’esperimento WIDEST1 abbiamo condotto test di tossicità e di efficacia della BNCT in alcuni modelli animali (ratti e topi) di tumori diffusi a livello polmonare con BPA e con un nuovo veicolante messo a punto presso il Dipartimento di Chimica IFM dell’Università degli Studi di Torino; uno dei principali vantaggi di questo nuovo veicolante è quello di permettere l’imaging del boro in vivo tramite MRI.





L’irraggiamento degli animali è avvenuto nella colonna termica del reattore Triga Mark II del Laboratorio di Energia Nucleare Applicata (LENA) dell’Università di Pavia. Nel corso dell’esperimento la postazione di irraggiamento è stata caratterizzata dal punto di vista dosimetrico e micro-dosimetrico. Le misure di spettrometria neutronica sono state condotte in collaborazione con ricercatori dell’Idaho National Laboratory (INL) mediante una tecnica di unfolding basata sull’attivazione di targhette multiple messa a punto all’INL; tali misure sono rientrate in una campagna di intercomparison di varie facility dedicate alla BNCT su piccoli animale che ha riguardato, oltre alla nostra, il reattore RA-3 della Comision Nacional de Energia Atomica (CNEA) a Buenos Aires (Argentina) e il Missouri University Research Reactor (MURR). Le misure di micro-dosimetria sono state condotte in collaborazione con i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) e l’Università di Padova. E’ stato utilizzato un microdosimetro progettato e realizzato a Legnaro costituito da una coppia di rivelatori a gas miniaturizzati in grado di simulare siti biologici dell’ordine del micrometro e in grado di separare la dose derivante dalla reazione 10B(n,alpha)7Li, alla base della BNCT, dalle altre componenti di dose legate ai fotoni e ai neutroni.





Il set-up di irraggiamento degli animali all’interno della colonna termica è stato progettato e studiato tramite simulazioni di tipo Monte Carlo basato sul codice di trasporto neutronico MCNP. A questo proposito è stato necessario progettare e realizzare opportuni schermi per proteggere quelle parti del corpo degli animali che non dovevano essere esposti ai neutroni; sono stati dapprima utilizzati degli schermi neutronici basati sul 10-B realizzati a Legnaro; tuttavia tali schermi hanno lo svantaggio di innalzare il fondo gamma a livello del corpo dell’animale; è stato possibile eliminare questo svantaggio utilizzando come schermo di neutroni termici il 6-Li al posto del 10-B; il 6-Li è stato fornito dall’INL, nell’ambito della collaborazione, sotto forma di Carbonato di Litio arricchito in 6-Li al 95%.





Per le simulazioni Monte Carlo è stato necessario creare un modello semplificato dell’animale (topo e ratto) per calcolare la dose al tumore e ai vari organi dell’animale durante il trattamento BNCT; nel corso dell’ultimo anno tale modello semplificato di ratto è stato sostituito da uno più complesso ottenuto attraverso la ricostruzione di immagini TAC dell’animale. Questo passaggio è stato possibile grazie alla collaborazione col Computational





Dosimetry and Treatment Planning Group della CNEA (Argentina) che ha sviluppato un nuovo Treatment Planning System (TPS) dedicato alla BNCT dei pazienti; con questo nuovo sistema possiamo calcolare i Dose Volume Histogram (DVH) migliorando le informazioni dosimetriche sui vari organi degli animali irraggiati.





Prima di iniziare gli irraggiamenti degli animali è stato necessario ottenere le autorizzazioni previste dalla Legge per i laboratori e gli stabulari dedicati agli animali irraggiati a causa della debole attivazione indotta dall’irraggiamento neutronico.





Per i vari protocolli normalmente gli animali sono stati suddivisi in 3 gruppi: uno di animali con tumore da non irraggiare (controllo), uno con tumore ma senza Boro da irraggiare per determinare gli effetti prodotti dal campo neutronico e, infine, uno con tumore e con Boro da irraggiare per testare la tossicità e l’efficacia del trattamento BNCT. Dopo l'irraggiamento sono state studiate l'evoluzione del tumore e la sopravvivenza degli animali e gli eventuali effetti prodotti sui tessuti sani mediante l’esame istologico.