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L’utilizzo di radiazioni ionizzanti in oncologia rappresenta una delle principali strategie terapeutiche per il trattamento di numerose forme di tumore; tra queste, la radioterapia toracica ricopre un ruolo fondamentale nel trattamento delle due principali forme di tumore al polmone ovvero il carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC) e il carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC). Tuttavia, nonostante i progressi tecnologici delle tecniche radioterapiche, il danno al DNA che queste causano anche nei tessuti sani rappresenta il maggior limite d’impiego di tali tecniche.
La radioterapia FLASH è un’innovativa tecnica radioterapica che prevede la somministrazione di elevati dose rate (>40Gy/s) in tempi estremamente ridotti rispetto alla radioterapia convenzionale. Essa si è dimostrata in grado di mantenere la stessa efficacia nei confronti del tessuto tumorale, riducendo al tempo stesso il danno determinato dalle radiazioni ionizzanti sul tessuto sano. Il meccanismo alla base del cosiddetto “effetto FLASH” non è stato ancora chiarito, ma una delle ipotesi fisiche più accreditate suggerisce che l’elevata dose rate induca una rapida deplezione di ossigeno nei tessuti sani riducendo così la formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e quindi il danno a carico del DNA.
Gli studi condotti in questa tesi si sono concentrati sull’analisi dell’effetto della radioterapia convenzionale e FLASH su una linea cellulare umana di adenocarcinoma polmonare (A549 cell line) derivata da tessuto alveolare. Nello specifico è stata valutata la radiosensibilità delle cellule sfruttando il saggio clonogenico, i livelli di stress ossidativo intracellulare, sia a livello di produzione di ROS, che di danni ossidativi alle macromolecole; sono state inoltre condotte analisi sul ciclo cellulare e sui possibili diversi pathway di morte che vengono attivati a seconda della modalità radioterapica, quali apoptosi, necrosi, autofagia e ferroptosi. Le cellule sono state irraggiate anche mediante radioterapia spazialmente frazionata, nello specifico utilizzando la modalità Minibeam per valutare, mediante il saggio clonogenico, possibili alterazioni nella radiosensibilità cellulare.
I dati ottenuti hanno dimostrato che nelle cellule esposte a radioterapia convenzionale si generano più alti livelli di ROS e di proteine ossidate, rispetto alla cellule esposte a radioterapia FLASH, e che entrambe le modalità di irraggiamento provocano un blocco del ciclo cellulare in fase G0/G1. Per quanto riguarda l’attivazione dei diversi pathway di morte è stato visto che a tempi brevi la FLASH promuove un significativo aumento nell’apoptosi, nella ferroptosi e nella necrosi, mentre nella convenzionale si attivano solo apoptosi e necrosi. A 72 ore dall’irraggiamento, in FLASH-RT viene mantenuta solo l’apoptosi e in CONV-RT si attiva la ferroptosi. Dall’analisi del minibeam non sono state riscontrate differenze significative nella formazione di colonie a 14 giorni tra radioterapia FLASH e convenzionale.