WIDEST1 WIDE Spread Tumours Sezione di Pavia: Saverio Altieri Silva Bortolussi Sabrina Stella Antonio De Bari Piero Bruschi Mario Gadan LNL: Paolo Colautti (50%) Davide Moro (80%) Juan Esposito (40%) Cesar Ceballos (100%) Giulio Jori (100%) Elisabetta Friso (100%) Valeria Conte (20%) Sezione di Padova: Laura De Nardo (20%) Giorgio Tornielli (20%) Parziale continuaz Esp. WIDEST pavia 2007-2008 (PRIN 2005-2006) Jori progetto di ricerca interarea di ateneo 2004: Sviluppo di una metodologia innovativa per il trattamento del melanoma cutaneo mediante terapia per cattura neutronica del boro e sua azione sinergica con terapia fotodinamica. WIDEST1 3 anni

CURA DEI TUMORI DIFFUSI MEDIANTE LA BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY (BNCT) Quando il tumore è diffuso e riguarda un intero organo vitale (fegato, polmone) la caratteristica essenziale di una terapia antitumorale è la selettività. Con la BNCT si può irraggiare un organo intero per distruggere selettivamente le cellule tumorali senza danneggiare l’organo. Fegato espiantato Polmone senza espianto

Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)

WIDEST1 Studio di fattibilità per trattarre le metastasi polmonari con la BNCT Metastasi in topo da melanoma della pelle Veicolante del 10B: BPA Metastasi in ratto da carcinoma del fegato Trattamento a Pavia con il reattore LENA Microdosimetria combinata con un doppio mini TEPC Trattamento al reattore TAPIRO con EPIMED Studio sperimentale dell’assorbimento di 10B nei vari comparti tessutali con spettrometria alfa e neutronigrafia Costruzione doppio mini TEPC Dosaggio del 10B con la tecnica ICP-OES Pavia: messo a punto modello animale che permette ottenere metastasi polmonari dopo 8-10 giorni dall’inoculo delle cellule tumorali Misure al TAPIRO e al LENA Dosaggio del 10B in metastasi polmonare umana Parametri per un piano terapeutico di metastasi umane al polmone

La misura del boro 1. Spettrometria α 2. Neutronigrafia Ottenimento di campioni criostatici sottili depositati su mylar e irraggiati nella colonna termica del reattore TRIGA Mark II di Pavia. Analisi dello spettro delle particelle cariche ottenute dall’interazione con i n (α, 7Li, p), e calcolo della concentrazione nel campione 2. Neutronigrafia Deposito di campioni su film sensibili alla radiazione ad alto LET, (SSNTD) irraggiamento e etching per ottenere l’imaging del B; confronto con slides istologiche. 3. PGNAA Prompt Gamma Neutron Activation Analysis L’uso di fasci esterni per irraggiare il polmone impone la conoscenza della concentrazione di Boro in tutti i tessuti attraversati dai neutroni:pelle, osso, sangue, midollo … Il metodo della spettrometria α richiede che per la misura del Boro il campione venga posto sotto vuoto e di conseguenza:non possono essere analizzati campioni liquidi o friabili. Si può far ricorso alla spettrometria γ (PGNAA), rivelando il γ di diseccitazione del 7Li (si possono rivelare anche altri elementi come H e N) Reazione di cattura su 14N→p da 0.59MeV (range 10.8 micron) Progettazione e realizzazione di una facility per la misura del B in campioni liquidi o non riducibili in fette sottili 4. ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy. Tecnica molto sensibile. Bastano 1-10 ng di B

Risultati Farmacocinetica del BPA in ratto Visualizzazione selettività dell’uptake del B

Widest 1: Obiettivi unità di PV 1. Misura della concentrazione di B in vari tipi di tessuto di ratto con la facility di Prompt Gamma Neutron Activation Analysis (PGNAA) in via di costruzione al LENA 2. Irraggiamento di ratti con tumore polmonare in C.T. del TRIGA , per verificare l’efficacia del trattamento e la sopravvivenza dell’animale . simulazione MCNP del ratto schermato e posizionato nella facility di irraggiamento 3. Misura della concentrazione di B in tessuto polmonare umano. Si intende avviare un protocollo per l’utilizzo di lobi polmonari di pazienti che dovranno subire resezione per tumore. Previo consenso informato sarà iniettato il BPA e effettuata la misura del B con le tecniche descritte.

Widest 1: Obiettivi unità di LNL 1. Misura della concentrazione di B con la tecnica ICP-OES 2. Irraggiamento di topi con metastasi polmonare ad EPIMED , per verificare l’efficacia del trattamento e la sopravvivenza dell’animale . 3. Irraggiamento di topi con metastasi polmonare al LENA, per verificare l’efficacia del trattamento e la sopravvivenza dell’animale in un diverso campo di radiazione. 4. Costruzione e test di un microdosimetro con due TEPC (tissue-equivalent gas proportional counter): uno con il catodo drogato con 10B Farmacocinetica BPA in funzione di dose BPa e tempo dopo la somministrazione. Il dosaggio del boro nel sangue, metastasi polmonari, parenchima polmonare, e altri organi e tessuti, verrà eseguito mediante tecnica di spettrofotometria ad emissione atomica. In particolare verrà utilizzata Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) situata presso i laboratori del Centro Nazionale Ricerche con sede a Padova. La stessa tecnica analitica verrà utilizzata per un confronto crociato con i dosaggi del boro eseguiti mediante spettrometria α e analisi prompt γ su metastasi polmonari da carcinoma del colon indotte sul ratto presso l’INFN di Pavia 5. Misure di microdosimetria al TAPIRO ed al LENA in aria ed in fantoccio

Widest 1: Obiettivi unità di PD Misure di microdosimetria al TAPIRO ed al LENA in aria ed in fantoccio; analisi dati

Il doppio microdosimetro Il doppio TEPC è costituito da due rivelatori identici (eccetto che per la concentrazione di 10B nel catodo) che possono misurare simultaneamente e indipendentemente l’uno dall’altro. Verrà costruito un microdosimetro composto da due TEPC, ognuno di 3 mm di diametro di volume sensibile. Verranno minimizzate tutte le sorgenti gamma dovute a parti metalliche. Anche i tubi di guardia del campo elettrico saranno costruiti in plastica tessuto-equivalente. Il catodo di uno dei due TEPC sarà drogato con 10B. Il rivelatore verrà testato con i fasci di neutroni disponibili presso i LNL. I volumi sensibili dei due TEPC verranno quindi misurati con precisione utilizzando i fasci gamma calibrati di Montecuccolino (ENEA). La misura dei volumi sensibili è necessaria per utilizzare i microdosimetri come dosimetri assoluti.

Le misure di microdosimetria Dagli spettri di impulsi dei due microdosimetri si ricavano varie componenti spettrali che servono per il calcolo delle varie componenti della dose e per la stima dell’RBE. il protocollo dosimetrico oggi usato in BNCT si è dimostrato essere scarsamente accurato negli studi di radiobiologia. Esso si basa sull’uso di due camere a ionizzazione (twin chamber method) per la misura della componente gamma e neutronica della dose [ICRU, 1977] e sull’uso di foglioline d’oro pure e schermate con cadmio per la misura del flusso di neutroni termici con la tecnica dell’attivazione neutronica. [Binns, 2005]. Tuttavia recenti misure di radiobiologia su topi effettuate in tutti e 7 i centri dove attualmente sono in corso studi di BNCT, hanno evidenziato una grande differenza di RBE tra i vari centri a parità di rapporto Dn/Dg [Guelette, 2006]. Tale risultato non giunge inaspettato, poichè era noto che il rapporto Dn/Dg è solo debolmente correlato all’efficacia biologica. E’ altrettanto noto che invece misure spettrali di energia assorbita, ossia misure microdosimetriche, possono essere correlate all’RBE con buona accuratezza [Loncol, 1994] oltre che essere il metodo più accurato per misurare la dose assorbita e le sue varie componenti in un campo misto di radiazioni [Menzel, 1984; Schumacher, 1987]. una dosimetria di tipo microdosimetrico, diversamente dalla dosimetria attualmente usata in BNCT, ben si presta a definire piani terapeutici indipendentemente dal campo di radiazione usato.

Richieste finanziarie PD 2009 INTERNO Contatti scientifici con Pavia e Legnaro; workshop coordinamento gruppi BNCT; Turno di misura di 3gg a Montecuccolino (BO) 2

Richieste finanziarie LNL-2009 INTERNO Contatti scientifici con Pavia e workshop coordinamento gruppi BNCT 4 Noleggio mezzo trasporto attrezzatura di misura (2x4gg) 2 Costo 4 gg fasci calibrati di Montecuccolino 8 2 turni di 3gg l'uno per due persone a Montecuccolino (B0) TOTALE 16.0 ESTERO Partecipazioni ai workshop sulla BNCT 3 CONSUMO Costruzione doppio microdosimetro di precisione 7 Misuratore assoluto di pressione per microdosimetro 1.5 Elettronica di front-end per microdosimetro ICP-OES per dosaggio B-10 5 Composti boronati Reagenti e materiali per culture cellulari Stabulario per 300 topi per due mesi 1 300 Topi C57 BL/6 femine di 9 settimane 35.0 WIDEST1 LNL 54.0