Pilot 4.9

Il Pilot 4.9 ha come obiettivo la realizzazione a Caserta di un centro di ricerca e clinica per la Terapia per Cattura Neutronica del Boro (Boron Neutron Capture Therapy – BNCT), finanziato oltre che dal PNC-PNRR anche dal Governo della Regione Campania attraverso l’Università “L. Vanvitelli”. La BNCT è un trattamento oncologico che consiste nell’irraggiare i pazienti oncologici con neutroni di bassa energia dopo aver trasportato nelle cellule tumorali nuclei di boro (10B). L’elevata sezione d’urto della cattura di neutroni nel boro rende l’interazione molto più probabile nel boro che in altri elementi nei tessuti biologici. La reazione nucleare 10B(n,α)7Li produce due particelle cariche con un elevato trasferimento di energia lineale (LET), il cui percorso è paragonabile alla dimensione media di una cellula. Pertanto, i danni causati dalle particelle cariche sono confinati all’interno della cellula in cui avviene la cattura dei neutroni, preservando le cellule sane circostanti (Figura 1).

Figura 1: schema della reazione di cattura neutronica in boro dentro a una cellula

Questo meccanismo può essere sfruttato per trattare selettivamente le malattie oncologiche a condizione che ci sia un adeguato rapporto di concentrazione di 10B tra tumore e tessuto normale. Pertanto, la BNCT è molto promettente per i tumori che non possono essere trattati con altri metodi a causa della loro localizzazione, diffusione, estensione o radioresistenza. La BNCT è l’unica radioterapia a fasci esterni che garantisce la selettività cellulare, basata su un targeting biologico.

La nuova infrastruttura BNCT si basa sulla tecnologia sviluppata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) per produrre un intenso fascio di neutroni a partire da un acceleratore (RFQ) in grado di generare un fascio di protoni da 5 MeV, 30 mA, accoppiato ad un bersaglio in berillio e a un sistema (BSA) per la moderazione e la collimazione di neutroni. Questa tecnologia sarà il cuore di un centro che fungerà da hub per la ricerca BNCT e per il trattamento dei tumori che hanno una scarsa risposta ad altre terapie come, ad esempio, il Glioblastoma Multiforme. Partecipano a questo progetto i Laboratori Nazionali di Legnaro, i Laboratori Nazionali del Sud e le Sezioni di Pavia, Napoli e Torino dell’INFN. La costruzione del centro non è finanziata solo dal PNC-PNRR ma anche dal Governo della Regione Campania attraverso l’Università “L. Vanvitelli”.

La nuova infrastruttura BNCT si basa sulla tecnologia sviluppata dall’INFN per produrre un fascio di neutroni ad alto flusso da un acceleratore (RFQ, vedi Fig.2) in grado di generare un fascio di protoni da 5 MeV, 30 mA, accoppiato a un bersaglio di berillio e a un sistema di moderazione e collimazione neutronica (BSA). Questa tecnologia, interamente progettata e realizzata dall’INFN, sarà il cuore di un centro che fungerà da hub per la ricerca sulla BNCT e per il trattamento dei tumori che hanno una scarsa risposta ad altre terapie come, ad esempio, il Glioblastoma Multiforme.

Figura 2: l’acceleratore RFQ montato sul supporto presso i Laboratori Nazionali di Legnaro

L’Università della Campania “L. Vanvitelli” cura la progettazione dell’edificio, che ospiterà l’acceleratore e le sale di ricerca e trattamento, nonché i laboratori e le sale per la preparazione dei pazienti. Il progetto dell’edificio è stato realizzato dalla società Alcotec (https://alcotec.it/). 

La Figura 3 mostra il rendering del centro, inserito in un’area dove verranno costruite anche altre installazioni di interesse per la cittadinanza.

Figura 3: rendering dell’installazione BNCT con altre strutture nell’area.

La figura 4 mostra la mappa del centro, comprendente le aree tecniche (per l’acceleratore e i suoi apparati), la sala di irraggiamento per i pazienti, la sala per la ricerca, le aree per la preparazione dei pazienti, i laboratori e la sala che accoglie i pazienti nella fase di monitoraggio post-irraggiamento.

Figura 4: Layout dell’impianto.

La Figura 5 mostra il rendering 3D dell’edificio con l’acceleratore e i suoi apparati accessori.

Figura 5: Struttura 3D dell’impianto BNCT con la tecnologia installata

Grazie alla lunga esperienza di ricerca BNCT svolta in Italia, e con diverse collaborazioni internazionali, l’obiettivo è quello di promuovere un’innovazione globale in BNCT, integrando diversi aspetti che normalmente vengono affrontati separatamente. La visione è quella di sfruttare in modo più strutturato le conoscenze generate nella ricerca di base e nello sviluppo tecnologico. La BNCT è un campo complesso, in cui l’efficacia del trattamento dipende dall’interazione tra vari fattori, tra cui la qualità fisica del fascio, la risposta radiobiologica del tessuto irraggiato e le specifiche del piano di trattamento. 

Particolare attenzione sarà data all’implementazione di metodi di dosimetria e microdosimetria più raffinati, in grado di interpretare e prevedere i risultati clinici ottenuti in studi precedenti, e alla produzione di nuovi dati radiobiologici utili a comprendere meglio la relazione dose-effetto nella BNCT.  Modelli e dati saranno integrati nel software di pianificazione del trattamento, che consentirà una dosimetria più personalizzata e precisa.

L’aspetto più importante è la volontà di affrontare la preparazione degli studi clinici con una prospettiva olistica, integrando la tecnologia per il fascio di neutroni con modalità di valutazione del suo potenziale clinico basata su simulazione di trattamenti, gli studi radiobiologici con la dosimetria computazionale nei pazienti, l’imaging della distribuzione del boro con la pianificazione del trattamento. Una vera innovazione in BNCT potrà derivare solo dalla conoscenza prodotta attraverso la ricerca di base e un miglioramento significativo si otterrà mettendo a sistema e applicando coerentemente le importanti informazioni acquisite finora, rappresentando un passo significativo verso una nuova realtà clinica in Italia.