Eficacia biológica

Qué es la eficacia biológica

Cuando un haz de radiación ionizante atraviesa un tejido, arranca electrones de las moléculas que encuentra a su paso y genera iones. Ese proceso de ionización puede romper enlaces químicos en el ADN celular, en proteínas y en lípidos de membrana. La magnitud de la energía depositada se mide con la dosis absorbida, expresada en gray (Gy). Pero la dosis absorbida, por sí sola, no predice el daño biológico real.

La razón es que cada tipo de radiación distribuye su energía de manera distinta a escala microscópica. Los fotones (rayos X, rayos gamma) y los electrones ionizan moléculas separadas entre sí por cientos de nanómetros; producen una estela «dispersa». Las partículas alfa o los neutrones, en cambio, depositan su energía en un recorrido mucho más corto, generando una pista densa de ionizaciones que el mecanismo de reparación del ADN tiene más dificultades para corregir.

Transferencia lineal de energía y daño celular

La densidad con que una radiación deposita energía a lo largo de su trayectoria se cuantifica mediante la transferencia lineal de energía (LET, del inglés linear energy transfer), expresada habitualmente en kiloelectronvoltios por micrómetro (keV/μm). Las radiaciones con LET alta (partículas alfa, iones pesados, neutrones) producen roturas de doble cadena en el ADN con más frecuencia que las de LET baja (fotones, electrones). Las roturas de doble cadena son lesiones complejas, difíciles de reparar sin errores, y por eso una misma dosis absorbida causa más muerte celular cuando procede de una radiación de alta LET.

De ahí la necesidad de un concepto que no se limite a la energía total depositada sino que incorpore la calidad de la radiación. Ese concepto es la eficacia biológica, y su cuantificación comparativa entre dos radiaciones recibe el nombre de eficacia biológica relativa (EBR).

Relevancia en protección radiológica y radioterapia

La protección radiológica necesita traducir la dosis absorbida a una magnitud que refleje el riesgo biológico real. Para ello, la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) emplea factores de ponderación de la radiación (W_R) que, multiplicados por la dosis absorbida, dan la dosis equivalente, expresada en sievert (Sv). Esos factores son una simplificación operativa de la EBR para uso regulatorio.

En oncología radioterápica, la protonterapia ha hecho visible la importancia práctica del concepto. Los protones depositan la mayor parte de su energía en el pico de Bragg, justo al final de su recorrido, y su EBR varía a lo largo del haz. La ICRU recomienda un valor constante de 1,1 para la planificación clínica, pero estudios recientes sugieren variaciones entre 0,9 y 1,7 según el tejido y la dosis por fracción, lo que ha abierto un debate activo en radiobiología clínica.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo eficacia biológica que eficacia biológica relativa?

No exactamente. La eficacia biológica es el concepto cualitativo: la capacidad de una radiación para causar un efecto en el tejido. La eficacia biológica relativa (EBR) es su cuantificación numérica, expresada como cociente entre la dosis de una radiación de referencia y la dosis de la radiación estudiada necesarias para producir el mismo efecto.

¿Por qué los rayos X producen menos daño que las partículas alfa a igual dosis?

Porque las partículas alfa concentran su energía en un trayecto muy corto y generan una densidad de ionizaciones mucho mayor. Esa concentración provoca roturas complejas en el ADN que la maquinaria de reparación celular resuelve con más errores.

¿Dónde se aplica este concepto en la práctica clínica?

Principalmente en dos campos. En protección radiológica, para calcular la dosis equivalente que reciben los trabajadores expuestos y la población general. En radioterapia oncológica, para ajustar las prescripciones de dosis cuando se emplean haces de protones o iones de carbono en lugar de fotones convencionales.

Referencias

1. Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). La protección radiológica en el medio sanitario.
2. Sociedad Nuclear Española (SNE). Eficacia biológica relativa. Diccionario nuclear.
3. CIEMAT, Grupo de Radiobiología. Radiobiología.
4. Consejo de Seguridad Nuclear. Instalaciones de protonterapia. Requisitos de protección radiológica.