A1.1 Radiobiología

Tópico

La radiación ionizante, al atravesar la materia viva, le entrega energía capaz de alterar su estructura molecular; esta interacción entre la radiación ionizante y la materia viva es el fundamento físico transversal de todo el bloque A1, y sostiene por igual a los tres módulos que de él dependen —la radioterapia externa, la radioterapia con partículas y la braquiterapia—, que solo difieren entre sí en cómo distribuyen esa misma dosis en el espacio y en el tiempo sobre la materia viva.

Dentro de la materia viva, el blanco más sensible a esa alteración es el material genético contenido en cada célula: la radiación ionizante daña el material genético de forma directa, y ese daño se concentra sobre todo en las roturas de doble hebra, una lesión en la que las dos hebras del material genético se cortan a la vez y que la célula no puede resolver con la misma facilidad que un corte simple.

Frente a una rotura de doble hebra, la célula responde de alguna de tres formas: pone en marcha mecanismos de reparación que intentan restaurar el material genético a su estado original, detiene su propio ciclo de división mientras dura esa reparación, o, cuando el daño supera lo que su capacidad de reparación puede resolver, entra en apoptosis y se autodestruye. La combinación de estos tres caminos, aplicada al conjunto de células irradiadas, determina la supervivencia celular: cuantas más células logran reparar el material genético o sobreviven a la parada del ciclo, mayor es la supervivencia celular, y cuantas más superan ese umbral y entran en apoptosis, menor es.

El modelo lineal-cuadrático es la herramienta que cuantifica esa supervivencia celular en función de la dosis de radiación que recibe la materia viva: cuando la dosis aplicada en una sola fracción es baja, la pérdida de supervivencia celular crece de forma aproximadamente proporcional a esa dosis, porque domina el componente lineal del modelo; cuando la dosis por fracción aumenta, la pérdida de supervivencia celular crece más rápido que la dosis misma, porque se suma el componente cuadrático, de modo que la respuesta deja de ser simplemente proporcional y se acelera. Por esta razón, el modelo lineal-cuadrático es también el puente entre la física de la dosimetría, que fija cuánta dosis y con qué distribución temporal recibe la materia viva, y la práctica clínica del fraccionamiento, que decide cómo repartir esa dosis en el tiempo.

El fraccionamiento clínico explota justamente esa diferencia de comportamiento entre dosis bajas y dosis altas: en lugar de entregar toda la dosis de una sola vez, la reparte en dosis pequeñas separadas por horas, para que entre una fracción y la siguiente la materia viva recupere la capacidad de reparación con la que cuenta cada célula, restaure el material genético dañado y reponga así su condición original para resistir una nueva exposición a la radiación ionizante, cerrando el ciclo entre dosis y reparación. En el tejido tumoral, en cambio, esa misma capacidad de reparación es menos eficiente, y las células tumorales acumulan roturas de doble hebra que no logran resolver a tiempo entre una fracción y la siguiente.

En conjunto, esta cadena que va de la radiación ionizante al material genético, de ahí a la supervivencia celular gobernada por el modelo lineal-cuadrático, y de ahí al fraccionamiento clínico, es la base física común que sostiene a los tres módulos que dependen del bloque A1: la radioterapia externa, la radioterapia con partículas y la braquiterapia. Los tres modifican dónde y cuándo la radiación ionizante entrega su dosis sobre la materia viva —desde fuera del cuerpo, mediante partículas, o desde dentro del propio tejido tumoral—, pero los tres dependen, sin excepción, del mismo daño al material genético, de la misma respuesta celular y del mismo modelo lineal-cuadrático descritos aquí para predecir y controlar la supervivencia celular que finalmente decide si el tratamiento cumple su propósito: destruir el tejido tumoral y preservar la materia viva que lo rodea.

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