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LA CRIOGENIA

A cura di Valeria Cudini

In collaborazione con il Prof. Michele Gallucci, Direttore della Divisione di Urologia dell’Istituto IFO - Istituto Tumori Regina Elena di Roma

Il termine criogenia significa letteralmente “produzione di freddo ghiacciato” e viene usato come sinonimo di “bassa temperatura”, anche se è piuttosto complicato riuscire a distinguere a che punto della scala della temperatura finisca la refrigerazione e inizi la criogenia. In genere il limite fissato da parte degli studiosi del National Institute of Standards and Technology (Gaithersburg, Maryland) per poter parlare di criogenia è di -180 °C (93.15 K).
Le basse temperature trovano applicazione in numerosi settori fra cui quella branca della biologia detta criobiologia. La criobiologia analizza il funzionamento degli organismi viventi, dei tessuti, degli organi e delle cellule alle basse temperature. Queste ultime, inoltre, sono impiegate in altri campi tra cui la criologia (parte della fisica che studia il comportamento della materia alle bassissime temperature), la crioconservazione e la criochirurgia.

Origini della criobiologia
Le origini della criobiologia sono molto lontane nel tempo. Si parla addirittura del 2500 a.C. e degli Egiziani che ricorrevano all'uso delle basse temperature in medicina.
Anche Ippocrate indicava il freddo come ottimo rimedio per i sanguinamenti e i gonfiori, fino ad arrivare agli albori della medicina moderna con Robert Boyle che studiò gli effetti delle basse temperature sugli animali.
In realtà la nascita ufficiale della criobiologia è fissata alla data 1949, quando S. Polge, in collaborazione con un gruppo di scienziati, riuscì per la prima volta a sottoporre lo sperma a un processo di crioconservazione.

La crioconservazione
La crioconservazione è una tecnica che consente di conservare a tempo indefinito il liquido seminale a -196 °C e ha rappresentato una rivoluzione assoluta per la biologia e la medicina di oggi.
Oggi criopreservare con azoto liquido lo sperma, gli ovociti e gli embrioni è una tecnica di elezione nei trattamenti contro l'infertilità che ha permesso la nascita di molti individui. Nel 2000, infatti, è nato il primo uomo concepito da un ovulo crioconservato fecondato da sperma anch'esso crioconservato.

Crioterapia con azoto liquido
L’azoto liquido è un gas molto comune in natura che, una volta ridotto allo stato liquido, trova numerosi impieghi in ambito medico e scientifico.
Basti pensare allo stoccaggio di linee cellulari, oppure alla conservazione a lungo termine di campioni di liquido staminale o di proteine particolarmente labili. Inoltre, si ricorre alla conservazione in azoto liquido quando si devono preservare organi destinati ai trapianti o sacche di sangue da utilizzare per le trasfusioni.

La crioterapia con azoto liquido rappresenta una delle più moderne frontiere delle terapie cutanee per la cura di diverse patologie benigne o precancerose, oltre alla cura di alcuni tumori maligni della pelle.
Tutte le terapie cutanee sono basate sull’abbassamento della temperatura della lesione tramite azoto liquido in modo controllato ma repentino. L'abbassamento della temperatura oltre la soglia di congelamento permette, infatti, la distruzione selettiva delle lesioni trattate risparmiando le cellule sane. La lesione guarisce completamente e la pelle sana permette un'ottima cicatrizzazione.

Come viene applicato l'azoto liquido?
Gli impieghi terapeutici dell'azoto liquido vanno dalla terapia di contatto all'applicazione semplice monodiretta o basculante, dall'applicazione con coni di raccoglimento a quella del tipo cryo-peeling.
Gli aspetti più interessanti e innovativi della crioterapia con azoto liquido sulle lesioni cutanee sono il fatto che in genere è sufficiente una sola applicazione che dura pochi secondi e non necessita di anestesia locale. Inoltre, non ci sono controindicazioni e non occorre svolgere esami del sangue o prendere dei farmaci.
La crioterapia rappresenta dunque un'ottima alternativa alla chirurgia per tutti quei casi difficilmente accessibili, soprattutto per trattare zone come genitali, palpebre, naso, orecchio, dita.
In più, questo tipo di trattamento, è di facile accessibilità anche a soggetti anziani affetti da patologie cardiovascolari che mal tollererebbero un intervento complesso di microchirurgia e sarebbero penalizzati da terapie con farmaci anticoagulanti. Per non parlare poi dei vantaggi di non doversi sottoporre a un'anestesia e a tutti i possibili effetti collaterali.

Curare alcuni tipi di tumore
Oggi la crioterapia è un tipo di cura che consente di intervenire anche su alcuni tipi di lesioni precancerose e cancerose.
Anche se siamo ancora lontani dal poter affermare che questa tecnica possa trattare tutti i tipi di tumore, l'elenco di applicazioni in ambito oncologico si sta sempre più allungando.
Oltre ai moltissimi casi di neoplasie cutanee (cheratosi attinica, carcinoma basocellulare e spinocellulare) vanno menzionate tutte le precancerosi della vulva e del pene e soprattutto gli innovativi trattamenti dei tumori della prostata e del rene.

Crioterapia radicale per la cura del tumore al rene
Per la cura del cancro renale si sta perfezionando una nuova tecnica già in parte sperimentata per questi casi, la crioterapia radicale, che potrebbe far scendere sensibilmente la necessità di trapianto e rappresentare un'alternativa validissima all'asportazione chirurgica della neoplasia che in Italia colpisce ogni anno circa 8.500 persone. Tale tecnica è già in uso in Gran Bretagna presso il Bristol Southmead's Hospital e viene eseguita su tutti i pazienti con tumore in fase iniziale e che, a causa di altre malattie, non possono sottoporsi a interventi chirurgici tradizionali.
La tecnica consiste nell'introdurre all'interno del tumore alcuni tubicini che pompano un gas refrigerante. Tale gas produce una specie di sfera di ghiaccio a una temperatura di -40 °C che va ad avvolgere e congelare il tumore distruggendo così tutte le cellule cancerose.
Questa tecnica ha già dato dei buoni risultati sul cancro alla prostata e si sta perfezionando anche per il tumore al rene. Pur essendo i risultati degli oncologi britannici ancora parziali, la crioterapia radicale ha già ottenuto il via libera da parte del NICE (National Institute for Health and Clinical Excellence), l'organo deputato a elaborare linee guida per la salute pubblica.
I risultati non sono ancora definitivi sulla possibilità di eliminare totalmente le cellule tumorali ma le prospettive future sono molto buone.

LA CRIOCHIRURGIA

I primi passi
La criochirurgia si basa sull'effetto distruttivo del congelamento utilizzando soluzioni saline ghiacciate (-18° e -22° C). Il primo a ricorrere a questo tipo di tecnica fu, nel 1845, James Arnott, che si servì della criochirurgia per trattare il cancro e, in particolare, carcinomi avanzati della mammella e della cervice uterina.
I benefici immediati riscontrati erano innanzitutto la riduzione delle dimensioni del tumore, poi il miglioramento dell'emorragia, una minore suppurazione (processo infiammatorio caratterizzato da abbondante essudato con particolari caratteri morfologici e chimici e ricco di pus) e, aspetto assolutamente importante, una minore sofferenza.
Solo alla fine dell'Ottocento lo sviluppo della ricerca sui gas disciolti (ossigeno, azoto, idrogeno) permise l'utilizzo di una miscela di questi gas per curare alcuni disturbi della pelle e, per le patologie dermatologiche maligne, dove i tessuti erano più facilmente accessibili e spesso più piccoli, la criochirurgia diventò un trattamento standard.
Nel 1961 la criochirurgia moderna ha ricevuto una forte spinta grazie allo sviluppo di un apparato criochirurgico automatizzato che utilizzava l'azoto liquido fatto circolare attraverso una guaina isolata di metallo.
Ne derivarono importanti applicazioni della criochirurgia nel trattamento del morbo di Parkinson e si intuì che tumori primari e metastatici del fegato potevano essere trattati con la criochirurgia e che il congelamento poteva anche svolgere un effetto immunizzante.
Negli anni '60 e '70 furono fatti molti esperimenti di criochirurgia su modelli animali e in vitro per trattare cellule cancerose. Le criolesioni formate furono circoscritte in situ e gradualmente riassorbite dal corpo, ed entro 6-8 settimane dalla procedura, esse divennero cicatrici fibrotiche. Gage e Collaboratori dimostrarono inoltre che i grossi vasi tolleravano il congelamento senza rotture.
Fu così che si iniziò a ricorrere alla criochirurgia per trattare i tumori della pelle, dei polmoni, della mammella, della prostata, dell'intestino e della faringe.
Negli anni '80 sono state messe a punto due tecniche avanzate che hanno reso la criochirurgia epatica più facilmente realizzabile: sonde vuote isolate e ultrasonografia intraoperativa. In pratica l'azoto liquido (-196° C) circolava all'interno di una sonda isolata producendo temperature sotto lo zero all'interno della sonda stessa e congelando il contorno del tumore risparmiando i circostanti tessuti sani. L'uso della sonda chiusa ha permesso, inoltre, di scongiurare il rischio di embolia che potrebbe verificarsi, invece, con una sonda aperta dove l'azoto liquido è a contatto diretto con il fegato.

Risponde il Prof. Michele Gallucci, direttore della Divisione di Urologia dell’Istituto IFO - Istituto Tumori Regina Elena di Roma

Per quali tipidi tumori si ricorre alla criochirurgia?
In ambito urologico il tumore della prostata e il tumore del rene sono i due target su cui la crioterapia ha dimostrato una certa efficacia terapeutica.
È importante definire quali tumori possono appropriatamente essere trattati con la crioterapia, vale a dire che nell’ambito dei tumori del rene le piccole masse (<3cm) possono essere trattati con la crioterapia in alternativa alla chirurgia.
I risultati oncologici riguardo la sopravvivenza libera da malattia a 5 anni sono equivalenti. È anche vero che recentemente le formazioni renali molto piccole (1 cm) in pazienti in età avanzata (ottantenni) possono essere semplicemente osservate nel tempo, trattandosi per lo più di lesioni con comportamento indolente, ovvero a lenta crescita.
Per quanto riguarda il tumore della prostata le due possibili applicazioni della crioterapia sono il trattamento della malattia alternativo alla chirurgia in caso di pazienti con aspettativa di vita minore di 15 anni e con malattia organo confinata, e il trattamento delle recidive locali di malattia dopo radioterapia. Questi trattamenti forniscono ovviamente risultati diversi, trattandosi, nel secondo caso, di una terapia di salvataggio.
In realtà questo trattamento era utilizzato già trent’anni fa, con la differenza che prima veniva effettuato in maniera empirica, mentre adesso le apparecchiature forniscono una serie di elementi di supporto che permettono di trattare la zona target con un efficace controllo della temperatura negli organi circostanti. Tale miglioramento ha fatto sì che questa metodica sia stata introdotta come tecnica standardizzata nel trattamento di alcune neoplasie.

Come paragonare i risultati della crioterapia con quelli delle altre opzioni terapeutiche per il trattamento del tumore della prostata?
È molto difficile paragonare i risultati della crioterapia a quelli della chirurgia, per un motivo semplice, che riguarda la definizione di recidiva biochimica di malattia.
Dopo chirurgia radicale il PSA, che è un marcatore fedele del tumore dopo il trattamento, deve azzerarsi. Se invece il PSA dopo chirurgia è per due volte superiore a 0,4 ng/ml si considera questo dato una recidiva biochimica di malattia.
La definizione di recidiva di biochimica dopo crioterapia è la stessa della definizione adottata dai radioterapisti, ovvero tre incrementi consecutivi del PSA o un aumento del PSA di 2 ng/ml oltre il nadir raggiunto dopo trattamento.
È intuitivo, quindi, che un paziente che dopo chirurgia ha un PSA di 0,6 ng/ml è considerato in ripresa di malattia, mentre un paziente che dopo crioterapia ha 3 ng/ml di PSA può essere considerato “guarito” se il suo PSA non si è abbassato dopo il trattamento a meno di 1 ng/ml. Quello che si può certamente dire è che uno studio eseguito su 1.200 pazienti trattati con crioterapia ha mostrato una percentuale di successo a 5 anni del 77% e che tali risultati sono sovrapponibili a quelli ottenuti con la radioterapia. Non è da poco conto considerare che il 14,5% dei pazienti considerati guariti dopo questi trattamenti risulta positivo alla biopsia prostatica nel follow-up.
Gli effetti collaterali, infine, includono una percentuale di incontinenza urinaria inferiore al 5% e una percentuale di impotenza nel tempo del 75%.
Questi dati potrebbero indurre a chiedersi quale sia il vantaggio rispetto alla chirurgia: ebbene, se il trattamento è riservato a malattie confinate, con Gleason score minore di 7, e soprattutto a pazienti con aspettativa di vita inferiore a 15 anni, il beneficio è legato alla possibilità di evitare il trauma chirurgico con risultati oncologici che non riducono l’aspettativa di vita del paziente.

Qual è il futuro della crioterapia e della criochirurgia?
In ambito urologico esiste ormai una discreta letteratura sulla crioterapia per il tumore del rene.
Il gruppo più esperto, peraltro con una casistica ampia e ormai con risultati oncologici a 5 anni dal trattamento, è quello della Cleveland Clinic (Ohio, Stati Uniti), diretto dal professor Inderjit Gill. Come già accennato, i risultati in casi selezionati (tumori <3 cm) sono sovrapponibili a quelli della chirurgia. Un follow-up più lungo dimostrerà se è possibile considerare questo trattamento una opzione di prima scelta ed eventualmente per quali forme di malattia.
Per quanto concerne il tumore della prostata, la crioterapia ha introdotto un concetto nuovo: la “terapia focale”, ovvero trattare solo le aree in cui la biopsia ha dimostrato la presenza di malattia. Tuttavia, il tumore della prostata è quasi sempre multifocale, cioè non si struttura a mo’ di nodulo, per cui esistono serie perplessità della comunità urologica sull'appropriatezza di questo trattamento. Anche se questa tendenza non avrà futuro, essa dimostra quale sia il razionale della crioterapia, ovvero di trattare in modo meno invasivo possibile la malattia.

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