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Simulación de los resultados de la radioterapia a escala micrométrica

En Europa, la radioterapia sigue siendo un tratamiento antineoplásico de referencia y se administra a millones de pacientes cada año. Conocer los efectos de la radioterapia a escala micrométrica permitirá obtener mejores resultados y reducir los efectos secundarios.

Investigación fundamental

Gracias al desarrollo de las técnicas de imagen y los sistemas de transporte, en los últimos años se han realizado avances considerables en el campo de la radioterapia clínica para el tratamiento del cáncer Sin embargo, la programación del tratamiento radioterápico se basa exclusivamente en la dosificación y no tiene en cuenta las respuestas físicas y biológicas al tratamiento. Por ello, el equipo del proyecto RADRESPRO, financiado con fondos europeos, se propuso desarrollar un modelo a escala multimétrica para colmar la laguna entre la programación de la radioterapia macroscópica y el resultado a escala microscópica. El objetivo es administrar una radioterapia personalizada que se adapte a las necesidades y la radiosensibilidad de cada paciente. Se creó un marco informático para simular respuestas a la radiación a escala celular. Este modelo era capaz de predecir la producción de mutaciones, las anomalías cromosómicas y la supervivencia celular para diferentes condiciones de exposición a la radiación y tipos de radiación ionizante. Se prestó especial atención a la caracterización de respuestas celulares fundamentales como reparación del ADN, ciclo celular y muerte celular tras la exposición a radiación ionizante. La validación en centenas de líneas celulares y condiciones experimentales demostró una capacidad predictiva adecuada basada en la genética celular y las características fenotípicas. Solo con base en especies de origen y genes asociados a defectos del ciclo celular y reparación del ADN, el modelo explicó con precisión hasta el 80 % de la variación de la sensibilidad entre las diferentes líneas celulares. El modelo se amplió para describir el impacto de los diferentes tipos de radiación (rayos X, protones e iones de carbono) mediante la incorporación de modelos físicos de deposición de energía a escala subcelular. De esta forma fue posible caracterizar la mayor eficacia biológica de la radiación ionizante más densa. Además, la incorporación de un componente temporal al modelo permitió la evaluación de exposiciones a radiación fraccionadas o prolongadas con especial atención en el estrés y la supervivencia celular. En conjunto, el modelo demostró una capacidad predictiva con numerosas aplicaciones y muy útil para la práctica clínica. Se espera que la capacidad de determinar la sensibilidad y la eficacia biológica relativa de la radiación en un paciente individual mejore considerablemente los resultados del tratamiento.

Palabras clave

Radioterapia, RADRESPRO, marco informático, ciclo celular, reparación del ADN

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