Ученые представили первую отечественную установку для бор-нейтронозахватной терапии онкологических заболеваний. К клиническим испытаниям приступят летом следующего года. О преимуществах нового метода, эффективного в том числе против неоперабельных опухолей, — в материале РИА Новости.
Рак возникает из-за измененных клеток, которые бесконтрольно делятся. Если иммунная система вовремя их не распознает, опухоль разрастается, в органах и тканях образуются вторичные очаги патологии — метастазы, приближающие летальный исход
Полное удаление опухоли хирургическим путем возможно не всегда. Кроме того, даже после удачной, на первый взгляд, операции нередки рецидивы, обнаруживаются скрытые метастазы. В этом случае медики вынуждены прибегать к лучевой и химиотерапии, поражающим и здоровые клетки и ткани.
Задача ученых — повысить точность воздействия, разработать так называемые таргетные методы. Один из вариантов — использовать энергию ядерных реакций.
Ядерный взрыв внутри клетки
В 1932-м британский физик Джеймс Чедвик открыл нейтрон. Вскоре выяснилось, что ядра бора-10 обладают удивительной способностью захватывать медленные (тепловые) нейтроны, распадаясь в результате на ядра лития-7 и гелия-4 (альфа-частицы). Бор-нейтронный захват (так это назвали) сопровождается выделением энергии, однако вся она рассеивается в радиусе пяти-семи микрон (микрометров). Таков пробег новообразованных частиц.
В 1936-м американский рентгенолог Гордон Лочер, а в 1940-х, независимо от него, советский врач и химик Анатолий Качурин, предложили применить этот ядерный микровзрыв для лечения рака. Размер клетки примерно десять микрон, и если доставить радиоизотопы бора прямо в опухоль, облучить их нейтронами, то окружающие здоровые ткани от микровзрыва не пострадают.
С бор-нейтронозахватной терапией (БНЗТ) экспериментировали в 1950-х в СССР, в Институте медицинской радиологии в Обнинске, а первые клинические испытания провели в 1951-м в США. Для этого в Брукхейвенской национальной лаборатории построили специальный ядерный реактор.В последующие годы исследования продолжили на других реакторах США и Японии. Но имевшиеся тогда препараты не позволяли добиться высокой концентрации изотопа бор-10 в раковых клетках. Сейчас для адресной доставки бора в опухоль применяют борфенилаланин (BPA) и боркаптат натрия (BSH) — безопасные для человека соединения, используемые в качестве контрастных средств для диагностики опухолей на магниторезонансном томографе.
Эксперименты в ядерных реакторах подтвердили эффективность БНЗТ для лечения опухолей мозга и некоторых других видов рака. Но для обычных клиник нужно компактное оборудование. Создать такое оказалось чрезвычайно сложно.
В основе — оригинальная идея
Ученые Института ядерной физики Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) разработали установку на основе линейного ускорителя с литиевой нейтроногенерирующей мишенью. Проект запустили в 1998-м. В 2004-м получили пилотный образец источника. А в 2010-м состоялись первые испытания на клеточных культурах. Сегодня это единственная в мире установка, производящая эпитепловые нейтроны (с энергиями от 0,5 эВ до 10 кэВ) для научных исследований.
Журналистам ее показали во время экскурсии, организованной в рамках инициативы «Научно-популярный туризм» Десятилетия науки и технологий, предусматривающей посещение объектов нацпроекта «Наука и университеты».
«На решение непростой задачи создания мощного источника нейтронов определенного физического диапазона в относительно компактной установке ушло более двадцати лет», — рассказывает руководитель лаборатории БНЗТ доктор физико-математических наук Сергей Таскаев.
Исходный элемент установки — источник отрицательно заряженных ионов водорода. Пучок от него направляется в ускоритель-тандем, где ионы меняют заряд и разгоняются. Высокоэнергетические протоны, двигаясь в магнитном поле, попадают в мишень — медный диск с литиевым напылением. При столкновении с ядрами лития происходит ядерная реакция, и высвобождаются нейтроны, формирующие терапевтический пучок.
«Сегодня в мире около десятка разных типов ускорителей, но ни на одном не удавалось получить протонный пучок большого тока, необходимый для бомбардировки мишени — источника нейтронов с конкретными энергетическими характеристиками. Мы оказались успешнее других, потому что предложили решение, обеспечивающее лучшее качество пучка», — отмечает Таскаев.
Еще одно ноу-хау — конструкция нейтроногенерирующей мишени. Наилучшим способом генерации эпитепловых нейтронов физики считают бомбардирование протонами ядер лития. Однако долгое время полагали, что изготовить мишень из металлического лития невозможно из-за его мягкости, низкой температуры плавления и высокой химической активности. Поэтому использовали бериллий-9 и углерод-13. Но с ними пучки заряженных частиц должны быть намного мощнее. Сибирские ученые первыми в мире успешно применили в установке для БНЗТ литиевую мишень.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение