Sviluppare cure oncologiche avanzate con adroterapia di precisione ancora più veloci ed efficaci per combattere tumori inoperabili o resistenti ai tradizionali trattamenti radioterapici: questo l’obiettivo che CNAO (Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica), HiFuture, laboratorio di eccellenza del Gruppo Teoresi specializzato nella progettazione di sistemi embedded, e INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) hanno perseguito attraverso il progetto INSpIRIT.

Scopo del progetto, del valore totale di 10 milioni di euro, di cui 3,8 finanziati da Regione Lombardia, è l’aggiornamento tecnologico dell’impianto di alta tecnologia in dotazione al CNAO di Pavia, uno dei 6 centri di eccellenza al mondo e l’unico in Italia in grado di erogare trattamenti di adroterapia con protoni e ioni carbonio. Al CNAO è stato costruito l’unico sincrotrone italiano (impiegato per l’accelerazione di particelle, analogo a quelli presenti al CERN di Ginevra) utilizzato per i trattamenti di adroterapia, forma avanzata di radioterapia che impiega particelle adroniche per irraggiare le cellule tumorali, anziché i raggi X, utilizzati nella radioterapia convenzionale.

All’interno del progetto INSpIRIT, HiFuture (Gruppo Teoresi) si è occupata di tre task di fondamentale importanza: ha realizzato il sistema di controllo della terza e nuova sorgente adronica del sincrotrone, che sarà dedicata alla produzione di fasci di particelle di nuove specie ioniche, dirette sia nelle tre sale di trattamento sia nella sala sperimentale; ha partecipato alla realizzazione di nuovi controllori per i magneti dell’acceleratore lineare; si è occupata dei processi di validazione del software del sistema di erogazione della dose, per renderlo compatibile con l’erogazione di trattamenti con nuove specie ioniche.

La nuova sorgente, realizzata con il fondamentale contributo dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN e della Sezione INFN di Pavia, è in grado di produrre varie specie ioniche. Nello specifico, sarà utilizzata per la produzione di elio, ossigeno e litio, che hanno caratteristiche radiobiologiche differenti rispetto a protoni e ioni carbonio e, quindi, sono di notevole interesse per i trattamenti radioterapici oltre che per studi radiobiologici. La sorgente sarà inoltre impiegata per la produzione anche di ioni ferro, una specie di notevole interesse dal punto di vista aerospaziale: il fascio di ferro verrà, infatti, usato nell’ambito di esperimenti di irraggiamento di materiali da utilizzare nella costruzione di dispositivi impiegati nelle missioni spaziali.

“Il progetto INSpIRIT, grazie alla partecipazione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, al finanziamento di Regione Lombardia e all’expertise tecnologica di un’azienda innovativa come HiFuture, ha potuto prevedere un ampio e ambizioso intervento di potenziamento dell’impianto di adroterapia di Pavia”, spiega Luciano Falbo, Responsabile dell’Unità di Alta Tecnologia di CNAO e del progetto INSpiRIT. “L’aggiornamento di molti componenti dell’acceleratore ha permesso di rendere il sincrotrone di CNAO ancora più performante. L’introduzione della terza sorgente permetterà inoltre di produrre fasci che, in futuro, potranno condurre a un approccio sempre più personalizzato sul singolo paziente, in base alla patologia oncologica, anche per i tumori particolarmente difficili. Una nuova arma per sconfiggere il cancro”.

"L'INFN collabora con il CNAO da sempre: dalla realizzazione del sincrotrone, che è il cuore del CNAO, agli studi nel campo dell'adroterapia", sottolinea Oscar Adriani, membro della Giunta Esecutiva dell'INFN. "Negli ultimi anni, questa collaborazione strategica è proseguita con la costruzione di una nuova sorgente, progettata per produrre fasci ad alta affidabilità e riproducibilità, che consentono di raddoppiare, o addirittura triplicare, le performance rispetto alle sorgenti già operative di protoni e ioni carbonio. Inoltre, grazie all'introduzione di nuove specie ioniche, si creano nuove potenzialità in ambito clinico, aprendo la strada a trattamenti più efficaci di quelli attualmente disponibili. Con la nuova sorgente saranno possibili anche innovative applicazioni in ambito industriale (aerospazio) e nella ricerca sperimentale, in particolare in radiobiologia. L’INFN ha lavorato alla realizzazione della nuova sorgente, all’assemblaggio, alle verifiche e all’installazione al CNAO, e al prossimo primo test con particelle alfa, grazie all’esperienza e alle competenze della nostra comunità, nello specifico dei Laboratori Nazionali del Sud, un centro di riferimento per la costruzione di sorgenti di ioni al servizio della fisica nucleare, con attenzione alle ricadute sul piano tecnologico, culturale e del benessere sociale, e della Sezione di Pavia, da tempo impegnata in attività a supporto del CNAO", conclude Adriani.

“HiFuture, dal 2023 laboratorio di eccellenza del Gruppo Teoresi, è partner di Fondazione CNAO da circa dieci anni: la collaborazione con questa realtà internazionale nel campo dell’adroterapia è stata un’occasione unica per lavorare allo sviluppo di tecnologie di frontiera applicate al mondo Health e, in particolare, al trattamento dei tumori”, dichiara Luigi Zoccolante, AD di HiFuture. “Il nostro obiettivo è continuare a stringere in ambito medicale alleanze virtuose come questa, per continuare ad avere un impatto concreto nel settore. Soprattutto adesso che HiFuture, all’interno del Gruppo Teoresi, punta a posizionarsi nel panorama dell’alta ingegneria italiana come eccellenza per sistemi embedded per soddisfare le esigenze più specifiche in qualunque contesto progettuale”.

Aggiunge Beatrice Borgia, Chief Corporate Development Officer del Gruppo Teoresi: “Teoresi ha recentemente lanciato un nuovo verticale, Teoresi MedTech, il cui scopo è la valorizzazione delle competenze del Gruppo nel settore delle Scienze della Vita. In tema di sperimentazioni legate a tecnologie applicabili alla cura oncologica, il Gruppo ha già collaborato, in passato, al progetto Nanocan. A fianco di università e istituti di ricerca per sviluppare ‘l’Ospedale in un ago’: una nuova classe di dispositivi che utilizzano fibre ottiche integrate in aghi medicali allo scopo di monitorare marker tumorali e rilasciare farmaci. Il progetto INSpIRIT è l’occasione per aggiungere all’interno del Gruppo Teoresi competenze chiave in un campo complesso come l’oncologia, nel quale il progresso deve fare leva su innovazioni tecnologiche ad ampio spettro per arrivare a soluzioni efficaci, personalizzate e meno invasive per i pazienti”.