Los protones son partículas subatómicas que se encuentran en todo lo que nos rodea. Junto con los neutrones, los protones forman parte del núcleo de los átomos; de hecho, la cantidad de protones de cada átomo es la que le confiere su identidad: así, el hidrógeno tiene solo un protón en el núcleo, el helio dos, el litio tres, etc. Es una partícula que a su vez está formada por tres fermiones –dos cuarks arriba y un cuark abajo–. Durante las tormentas eléctricas se pueden liberar protones de forma natural, algo que se emula en el laboratorio extrayendo electrones del hidrógeno para crear haces de protones. Estos haces de protones son como una colección de balas que se pueden usar para tratar algunos tipos de cáncer. La terapia con protones se conoce como protonterapia.

En todo el mundo solo hay 150 unidades de protonterapia, dos de ellas en España (en centros privados de Madrid y Navarra), y pronto serán tres, ya que esta semana ha comenzado la construcción de un nuevo centro público en Santiago de Compostela. La razón por la que hay tan pocos centros especializados es porque cuestan mucho dinero. El aparato que se necesita para disparar protones hacia un tumor es un tipo de acelerador de partículas denominado ciclotrón. Cada uno de ellos cuesta en torno a 30 millones de euros, a los que hay que sumar unas infraestructuras de gran tamaño, formar al personal sanitario, etc. La Fundación Amancio Ortega ha donado al sistema sanitario 280 millones de euros para financiar la puesta marcha de una decena de unidades de protonterapia.

El ciclotrón es un aparato que sirve para acelerar los protones y dirigirlos de forma precisa hacia el tumor. Si los protones son las balas, el ciclotrón sería como la pistola que los dispara hacia la diana. El ciclotrón funciona aplicando campos eléctricos y magnéticos a los protones. La pieza central consta de dos placas conectadas a un generador de corriente alterna, así, las placas tendrán un polo positivo y uno negativo que están alternando el signo constantemente. De esa manera, cuando los protones (que son partículas con carga positiva) se encuentran entre las placas, van de una a otra, rebotando como una pelota de pimpón. A los lados de cada placa hay dos imanes que los envuelven con forma de D, conformando entre todo el conjunto una sección circular. El campo magnético, que va en dirección perpendicular al eléctrico, actúa como si fuesen las palas de pimpón, devolviendo los protones al centro de las placas. Así, las placas aceleran a los protones tras cada golpe, y dan una vuelta con un radio mayor en el campo magnético debido a que van aumentando su velocidad. Tan solo el ciclotrón ocupa en torno a 40 metros cuadrados, de los cuales el paciente solo ve una pequeña parte. El sistema al completo permite ajustar la aceleración de los protones y además dirigirlos con precisión milimétrica.

La primera vez que se habló de la posibilidad de usar protones en tratamientos médicos fue en el año 1946, en un artículo publicado por Robert R. Wilson, un físico conocido por su participación en el proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial, y que trabajó en el diseño del acelerador de partículas del LHC (Laboratorio de Ciclotrones de Harvard). La primera vez que se usó esta técnica como tratamiento fue una década después, pero con aparatos diseñados para la investigación en física de partículas. En los años 80 comenzaron a crearse los primeros centros específicos para el tratamiento de enfermedades con protonterapia, así que es una técnica que se lleva utilizando con éxito durante más de cuarenta años y que está destinada a ser un gran apoyo en la oncología futura.

El ciclotrón es el dispositivo que produce el haz de protones que se aplica sobre el tejido tumoral. Los protones, al impactar contra las células del tumor, dañan su ADN. Las células cancerosas con el ADN dañado son incapaces de dividirse y proliferar. La capacidad de las células cancerosas de reparar los daños moleculares suele ser inferior a la de las células de los tejidos sanos. En consecuencia, las células cancerosas acumulan lesiones permanentes que las llevan a la muerte celular. Conforme muere la célula, así lo hace el tumor.

La terapia con protones es un tipo de radioterapia. En comparación con la radioterapia convencional con rayos X, los protones aportan sobre todo precisión. Por eso es muy importante el trabajo previo que realizan los radiólogos y médicos nucleares de localizar el tumor con exactitud mediante técnicas de imagen como la tomografía o la resonancia. Una vez bien definido y localizado el tumor, el tratamiento con protones consiste en dirigir el haz hacia el tejido tumoral.

La principal ventaja de esta técnica es que se respetan los tejidos sanos adyacentes al tumor. Los protones entran en el cuerpo con una dosis baja de radiación, que aumenta a medida que el haz se ralentiza dentro del tumor objetivo, hasta que finalmente los protones de detienen. De esa manera, no existe dosis de salida que pueda afectar a los tejidos sanos que atravesaría la trayectoria del haz (algo que sucede con otros tipos de radioterapia), confinando una dosis de radiación más potente en el tumor. De ese modo, los efectos secundarios suelen ser más leves, y además, numerosos ensayos clínicos coinciden en que se reducen los casos de reaparición del tumor. Esto es especialmente útil para tratar algunos tumores localizados en el cerebro, los ojos, el pulmón, el hígado o la próstata, sobre todo cuando los tumores sólidos están localizados cerca de órganos críticos y sobre todo en pacientes oncológicos pediátricos. No en todos los casos es mejor la protonterapia que la radioterapia convencional o la cirugía, depende del tipo de cáncer y de la anatomía del paciente, así que es criterio del médico elegir la mejor opción en cada caso. Para poder elegir, hay que disponer de opciones, por eso es tan importante que el número de centros con terapia de protones siga aumentando.