Radiology and Physical Medicine

THE ABSCOPAL EFFECT EFECTO ABSCOPAL

September 12, 2015 | Translate

The abscopal effect can be defined as a tumor regression in body locations away from those receiving local treatment, generally radiotherapy. In 1953, Robin Mole called this phenomenon “abscopal effect” from Latin, ab (out of) and scopos (target)1.

We have seen that, when applying high dose, fractioned radiation onto one metastasis (e.g. on a melanome)2 with palliative intention, occasionally all metastasis regress. In some cases this effect can be negative, as in the case of a very rare kind of pneumonitis that can appear when we irradiate a portion of lung and extend out of the treatment zone2. These side effects are still not very studied, but it is important to keep them in mind when considering the abscopal effect as therapeutic.

It is currently an uncommon phenomenon, remaining practically unknown. A recent study showed that this effect is only beneficial in 10 types of non-hematological tumors, such as melanoma, renal carcinoma, hepatic cell carcinoma, Merkel cell carcinoma, esophagus carcinoma, lung cancer or cervical cancer3.

In the 1990s, biologists studying the effect of radiation on in vitro cell cultures started to find more specific evidence that these effects of radiation were not limited to directly radiated cells. But what really led us to more concrete knowledge was a 1992 article in which Nagasawa and Little4 showed that, when applying low intensity Alfa radiation to a cell culture, effects were observed in 30% of cells, when, according to their calculations, only 1% of the cells were hit by Alfa particles. Other researchers have studied this effect using micro-beams to irradiate individual cells in a controlled way, while others have conducted experiments on medium transference, where in vitro cells are irradiated and then separated from their culture medium to transfer it to non-irradiated cells. It was proved that the effect can happen even though there is no contact between the cells, but it is not as intense in every cell type1.

The abscopal effect’s mechanism is yet not known, although after several studies it is thought to be mediated by a cytokine-dependent immunological mechanism (tumor necrosis factor alfa, interleukin) and direct damage on lymphocytes (Lymphocyte CD4 or CD8, natural killer cells, interleukin), all secondary to radiation, causing an increase in antigenic expression that would give the immune cells a higher ability for tumor tissue detection and destruction3.

We can see here an example3 of abscopal effect in a patient with an ulcerated malignant melanoma, who received local radiotherapy in the right temporal region.

Imagen interior

Thoracic TC from May 2009, a month after receiving radiotherapy in the right temporal region (A) and from September 2011 (B). A great reduction of the mediastinal adenopathy can be appreciated (white stars)3.

This discovery can open possible new lines of research and new strategies to develop future cancer treatments.

REFERENCES

1. Almendral P. De radiaciones, efectos de vecindad y empatía celular. May 2014, available from: Desayuno con fotones. http://desayunoconfotones.org/2014/05/16/de-radiaciones-efectos-de-vecindad-y-empatia-celular/

 2. Siva S, MacManus MP, Martin RF, Martin OA. Abscopal effects of radiation therapy: A clinical review for the radiobiologist.Elsevier 2013, Available from: Cancer Letters. http://www.cancerletters.info/article/S0304-3835(13)00672-1/fulltext

 3. De la Cruz V, Sanz A, Torrego JC, Fiorini AB. El curioso efecto Abscopal,Rev Clin Esp.2014; 214:170-1 – Vol. 214 Num.3 April 2014,available from: Revista Clínica Española. http://www.revclinesp.es/en/el-curioso-efecto-abscopal/articulo/S0014256513003925/4. Nagasawa H, Little JB. Induction of sister chromatid exchanges by extremely low doses of alpha-particles. Cancer Res., 52: 6394-6396, 1992.

María Martín Cabeza

El efecto abscopal se definiría como una regresión tumoral en localizaciones corporales distintas a aquella en la que se ha aplicado un tratamiento local, siendo radioterapia generalmente. Robin Mole, en 1953 llamó a este fenómeno “efecto abscopal”, derivado del latín ab (fuera de) y scopos (blanco, diana)¹.

Se ha visto que al aplicar una radiación sobre una metástasis a alta dosis por fracción (por ej. sobre un melanoma)2, con intención paliativa, ocasionalmente se produce una regresión de todas las metástasis. En otros casos el efecto puede ser negativo, como un tipo raro de neumonitis que puede aparecer al irradiar una porción de pulmón y que se extiende fuera de la zona de tratamiento3. Todavía no están muy estudiados estos posibles efectos perjudiciales pero hay que tenerlos en cuenta a la hora de considerar como terapéutico dicho efecto.

En la actualidad es un fenómeno poco frecuente, resultando prácticamente desconocido. Un estudio reciente en el que se revisaron los casos en los que este efecto había sido beneficioso únicamente ascienden a 10en tumores no hematológicos entre los que figuran melanoma, carcinoma renal, hepatocarcinoma, tumor de Merkel, adenocarcinoma de esófago, adenocarcinoma de pulmón o carcinoma de cérvix3.

Sobre los noventa los biólogos que estudiaban el efecto de las radiaciones en cultivos in vitro comenzaron a encontrar evidencias más concretas de que estos efectos producidos por la radiación no se limitaban solo a las células directamente irradiadas, pero lo que realmente nos llevo a un conocimiento más certero fue un artículo de 1992 en el que Nagasawa y Little4 informaban de que al aplicar radiación alfa de baja intensidad a un cultivo celular observaron efectos sobre los cromosomas en el 30% de las células, cuando según sus cálculos sólo un 1% de las células del cultivo habían sido atravesadas por alguna partícula alfa. Otros investigadores han estudiado esto usando microhaces para irradiar de forma controlada células individuales, mientras otros lo han hecho con experimentos de transferencia de medio, en los que se irradian células in vitro que se separan después de su medio de cultivo para transferirlo a otras células no irradiadas. Se ha comprobado que el efecto puede producirse aunque no haya contacto entre las células, pero no se presenta con la misma intensidad en todos los tipos celulares¹.

El mecanismo por el cual se produce el efecto abscopal aún no se conoce bien, aunque tras varios estudios se ha visto que podría estar mediado por un mecanismo inmunológicodependiente de citocinas (factor de necrosis tumoral alfa, interleucina) y daño directo de los leucocitos (linfocitos CD4 o CD8, células natural killer, células dendríticas) todo esto secundario a la radiación, dando lugar a un incremento de la expresión antigénica y que dotaría a las células inmunitarias de mayor capacidad de reconocimiento y destrucción de tejido tumoral3.

Vemos ahora un ejemplo3 en el que se aprecia el efecto abscopal en un paciente con un melanoma maligno ulcerado, el cual recibió radioterapia local en región temporal derecha.

Imagen interior

Cortes del TAC torácico practicado en mayo de 2009, un mes después de recibir radioterapia en la región temporal derecha (A) y en septiembre de 2011 (B). Se aprecia una gran reducción del tamaño de la adenopatía mediastínica (estrellas blancas)3.

Este descubrimiento nos puede abrir posibles vías de investigación y nuevas estrategias para desarrollar futuros tratamientos contra el cáncer.

REFERENCES

1. Almendral P. De radiaciones, efectos de vecindad y empatía celular. Mayo 2014, disponible en: Desayuno con fotones. http://desayunoconfotones.org/2014/05/16/de-radiaciones-efectos-de-vecindad-y-empatia-celular/

 2. Siva S, MacManus MP, Martin RF, Martin OA. Abscopal effects of radiation therapy: A clinical review for the radiobiologist.Elsevier 2013, disponible en: Cancer Letters. http://www.cancerletters.info/article/S0304-3835(13)00672-1/fulltext

 3. De la Cruz V, Sanz A, Torrego JC, Fiorini AB. El curioso efecto Abscopal,Rev Clin Esp.2014; 214:170-1 - Vol. 214 Num.3 Abril 2014, disponible en: Revista Clínica Española. http://www.revclinesp.es/en/el-curioso-efecto-abscopal/articulo/S0014256513003925/

4. Nagasawa H, Little JB. Induction of sister chromatid exchanges by extremely low doses of alpha-particles. Cancer Res., 52: 6394-6396, 1992.4. Nagasawa H, Little JB. Induction of sister chromatid exchanges by extremely low doses of alpha-particles. Cancer Res., 52: 6394-6396, 1992.

María Martín Cabeza

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