A terapia por feixe de partículas está cada vez mais sendo usada para tratar muitos tipos de câncer. Consiste em submeter os tumores a feixes de partículas carregadas de alta energia, como os prótons. Embora mais direcionado do que a radioterapia convencional usando raios-X, esta abordagem ainda danifica o tecido normal circundante. Para projetar o plano de tratamento ideal para cada paciente, é essencial conhecer a energia do feixe e seu efeito tanto no tumor quanto no tecido normal.

Em um estudo recente publicado em EPJ D , um grupo de pesquisadores liderados por Ramin Abolfath da Universidade do Texas MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas, EUA, apresentou um novo modelo matemático que descreve os efeitos dessas terapias de feixe nos tecidos dos pacientes, baseado em novo, mais complexo, parâmetros. Usando esses novos modelos, os médicos devem ser capazes de prever o efeito dos feixes de prótons no tecido normal e tumoral com mais precisão, permitindo-lhes preparar planos de tratamento mais eficazes.

Os efeitos terapêuticos e tóxicos de um feixe de prótons podem ser descritos usando uma combinação de dois efeitos:primeiro, o efeito biológico da radiação; e em segundo lugar, a quantidade de energia que o feixe transfere para o tecido por unidade de comprimento percorrida, referido como transferência linear de energia (LET).

Por mais de meio século, os médicos têm baseado os planos de tratamento em modelos radiobiológicos padrão. Isso envolveu apenas dois parâmetros:alfa, que é proporcional a LET; e beta, que é independente de LET.

Nesta nova abordagem, os autores modelaram os processos pelos quais a transferência de energia da radiação ionizante produz danos ao DNA potencialmente letais em escala microscópica. Eles então o acoplaram a modelos de nascimento e morte de células em colônias em escala milimétrica.

Abolfath e colegas ajustaram seu modelo a dados sobre a resposta de células de câncer de pulmão a doses terapêuticas de irradiação de feixe de prótons, e descobriram que os modelos radiobiológicos padrão se aplicavam mais mal quando a energia do feixe era baixa. Eles então usaram essas descobertas para gerar novos modelos nos quais alfa e beta foram substituídos por fórmulas mais complexas, que são capazes de explicar algumas anomalias observadas na sobrevivência celular.