Призыв к излечению: российские ядерщики рассказали, что может убить рак за микросекунды

Ученые Института ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН) в Троицке работают над новым способом лечения опухолевых заболеваний — удалением опухолей за миллионные доли секунды. Благодаря имеющемуся здесь уникально мощному протонному ускорителю, работающему с 1980-х годов, можно будет найти новое сверхбыстрое лечение, на которое специалисты возлагают большие надежды. Корреспонденты «МК» посетили ускорительный комплекс и узнали о разработках в области использования протонных пучков для уничтожения опухолей.

Неожиданно самый большой и мощный ускоритель на всем Евразийском континенте оказался в неприметном помещении. Это еще одно свидетельство производной формулы научной жизни современной России, которая своим существованием и своим маршем в будущее во многом обязана развитию своего... прогрессивного прошлого. Этот ускоритель был построен более 30 лет назад и еще никого не создал на всем континенте (говорят, в Швеции сейчас только начинают строить нечто подобное).

Акселератор не может остановиться

«Конечно, такие установки не должны были так долго эксплуатироваться, обычно их демонтируют и строят новые через 20–25 лет», — говорит доктор Сергей Гаврилов. – Но в данном случае мы должны использовать имеющиеся у нас ресурсы. Наши ускорители протонов и ионов водорода используются в прикладных и фундаментальных экспериментах по получению радиоизотопов для использования в медицине, науке и промышленности. Одни медицинские изотопы используются в томографической диагностике, другие — при лечении опухолевых заболеваний.

Борис Жуйков, кандидат химических наук, руководитель Радиоизотопного комплекса ИЯИ РАН, рассказал нам, что некоторые изотопы можно получить благодаря ускоренным пучкам протонов (скорость частиц в которых измеряется в одну десятую скорости света). Урожай. Например, здесь производят стронций-82 (метод радионуклидной томографии для исследования внутренних органов человека или животных) или актиний-225 для использования в позитронно-эмиссионной томографии. Последний, используя подход таргетной терапии, может быть доставлен в больную клетку, где разрушает ее, испуская тяжелые альфа-частицы. Это новое и очень эффективное направление в ядерной медицине. Но есть еще кое-что.

Удивительно, почему такой уникальный Троицкий ускоритель не включен в программу «Возрождение акселератора», которую наша страна начала в последние годы! Вместе со строящимся под Новосибирском источником синхротронного излучения СКИФ, каскадом ускорителей NICA в Дубне и ускорителем на Дальнем Востоке, почему бы не модернизировать существующие установки, которые будут успешно работать еще долгие годы?

«Нам сказали, что по генеральному плану новый объект должен быть построен с нуля и превзойти все аналогичные объекты в мире», — пояснил Сергей Гаврилов. - Но с разработкой и строительством их строительство займет десятилетия, а наш ускоритель, кстати, имеет свои преимущества и может быть модернизирован за 2-3 года.

Меня интересует Сергей Гаврилов, что для этого нужно?

-- Установить новые источники питания, поднять уровень энергии и провести переналадку инжекторов, чтобы перейти с нынешней частоты в 50 герц на 100 Гц, – объясняет ученый. – Также потребовалось бы оснастить новыми фидерами (вспомогательными проводами- Авт.) конечные резонаторы. Как это ни странно звучит, но сейчас эксплуатировать ускоритель более выгодно, чем утилизировать. Выбросить на свалку или в цветмет его нельзя, – в нем есть радиоактивные зоны. Можно законсервировать весь 500 метровый туннель, заполнив его сухим азотом... Но кто, скажите, выделит сейчас на это средства? Так что единственный выход – продолжать эксплуатировать ускоритель. Тем более, что не так давно наши коллеги из лаборатории медицинской физики открыли новое приложение его мощным пучкам протонов.

Уничтожить рак за миллионные доли секунды.

Об ультрафлэш-терапии рассказывает Сергей Акулиничев, заведующий лабораторией медицинской физики ИЯИ РАН, доктор физико-математических наук, руководитель Центра протонно-лучевой терапии ИЯИ РАН:

– Сначала объясню давно открытый метод протонной терапии опухолевых заболеваний. Это очень сложная и дорогая терапия. Тяжелые частицы - Протоны, образующиеся на ускорителях, отличаются от других легких частиц тем, что излучают радиоактивную дозу не на поверхности тела, а на заданной глубине. Глубина, на которой выделяется максимальная доза, зависит от скорости протонов. Эту скорость можно варьировать, так что, связывая пучок протонов с мишенью, можно доставить максимальную дозу именно в опухоль, а не в окружающие нормальные ткани.

Несколько лет назад было обнаружено, что если ту же дозу Грейс нанести на опухоль в течение нескольких минут, не как раньше (этот метод называется обычным методом), а в течение полсекунды, то опухолевые клетки погибнут. , а нормальные, соседние повреждаются в два раза меньше, чем при старом методе. Этот метод облучения опухоли с высокой интенсивностью называется флэш-терапией. Это удобно, когда опухоль находится в головном мозге или рядом с жизненно важным органом (мочевой пузырь, сердце и т. д.).

По словам Сергея Всеволодовича, некоторое время в его лаборатории занижали мощность мощного протонного пучка, вырабатываемого Троицким ускорителем, поэтому можно было работать в том же режиме, что и его западные коллеги. Но потом решили проверить, что будет, если не уменьшать эту интенсивность, а всю терапевтическую дозу (10-13 протонов порядка) доставить в опухоль за 100 микросекунд, что составляет миллионные доли секунды, за один импульс?

«Такого количества протонов достаточно для немедленного и полного уничтожения опухоли», — заявили исследователи. – При этом получается, что на здоровые клетки, расположенные вблизи опухоли, облучение оказывает меньшее воздействие, примерно в 5-6 раз по сравнению с методом вспышки.

Теперь ученые протестировали новый метод на живых клетках. В дальнейшем - исследования будут проводиться на живых перепелиных яйцах, затем - на животных с опухолями. Только после того, как исследователи будут уверены, что метод работает и абсолютно безопасен, он будет пригоден для лечения человека.

«Понятно, что рано или поздно наши ускорители остановятся, и не все кандидаты на гиперфлэш-терапию», — сказал Акулиничев. "Но наш опыт как минимум подскажет, к какой мощности дозы нам следует стремиться при строительстве новых. Некоторые объекты в других городах уже можно перенастроить, чтобы вывести их почти на наши мощности.