В Институте ядерных исследований РАН разработали новый способ терапии рака

ЭкспертНаука

Троицкие протоны против рака

В Институте ядерных исследований РАН разработали новый способ лучевой терапии рака с минимальными побочными эффектами

Анжелика Колхидова, Виталий Лейбин

Линейный ускоритель Института ядерных исследований РАН

Влаборатории медицинской физики Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН разрабатывают новый метод лечения рака путем очень быстрого облучения очень мощным пучком протонов — ультрафлеш-терапию. Это дальнейшее и радикальное усовершенствование самого точного и современного метода радиотерапии (его применяют технологические лидеры отрасли, в том числе американская Varian) — с использованием пучка протонов. Ноу-хау ИЯИ состоит в том, чтобы проводить экстремально короткие сеансы (одна десятитысячная секунды) при очень сильной мощности облучения. Эксперименты идут с 2020 года, и, по словам ученых лаборатории, при таком ультракоротком облучении нормальные клетки повреждаются в пять–шесть раз меньше, чем раковые.

Ультрафлеш

«Пока эксперименты проводятся с живыми раковыми и здоровыми клетками, дальше планируем проводить тестирование на живых организмах. Будем облучать в ультрафлеш-режиме куриные яйца и следить за развитием эмбриона. Далее перейдем к проведению опытов над крысами и только потом — к клиническим испытаниям», — рассказывает главный научный сотрудник, заведующий лабораторией медицинской физики ИЯИ РАН Сергей Акулиничев.

Между полученным результатом и медицинским применением еще длинный путь, который потребует еще несколько лет. Впереди испытания на животных и серия клинических испытаний на людях. Клинические испытания — объективно тяжелый этап, который нелегко пройти даже хорошей технологии: обычно экспериментальные методы тестируются на добровольцах, которые находятся на поздних стадиях болезни, в сочетании с другими методами, что предъявляет высочайшие требования к безопасности и эффективности. Однако в случае успеха у российских ученых может быть приоритет.

Вообще, лучевая терапия — классический метод терапии рака, она применяется больше века. С 1950-х годов она стала относительно дешевой и массовой, ее получают порядка половины онкологических пациентов. Обычно речь идет об электромагнитном излучении, то есть пусках фотонов (частиц света) и электронов. В последние годы велик прогресс в этой области, связанный с улучшением качества пучка, более точным определением цели с помощью новейших методов КТ и МРТ, а также с возможностью снижения времени воздействия вплоть до пятнадцати минут.

Следующий шаг эволюции метода — протонная терапия. Протоны — положительно заряженные частицы ядер атомов, один протон — это атом водорода, лишившийся электрона. Протонная терапия тоже вещь не новая. С конца 1960-х она стала использоваться для лечения онкологических больных в экспериментальном режиме, то есть на научных реакторах, и не вышла в массовую терапевтическую практику. Массовая терапия стала набирать обороты только последние четверть века, поскольку эта технология, во-первых, относительно сложная, а во-вторых, относительно дорогая. Зато она дает фантастические эффекты на некоторых видах рака — рак простаты, например, этот метод вылечивает в 97% случаев.

В мире всего около сотни протонных медицинских ускорителей. Лидеры — США, Япония и Германия. Но с 2017 года протонные медицинские ускорители есть и в России. Первым был коммерческий центр протонной терапии Медицинского института в Санкт-Петербурге. В 2019 году открылся государственный Федеральный высокотехнологичный центр медицинской радиологии ФМБА в Димитровграде Ульяновской области, который стал одним из крупнейших в Европе центров радиолучевой терапии, где есть и ускоритель протонов.

Обычно облучение протонами длится 10–15 секунд, что гораздо меньше, чем при обычной лучевой терапии. Это приводит к уменьшению побочных эффектов, связанных с повреждением здоровых тканей, и к более точному воздействию. Но и протонная терапия развивается в сторону еще большего увеличения эффективности и уменьшения побочных эффектов. Длительность нового поколения терапии — флеш-терапии — достигает уже всего половины секунды, что стало возможным благодаря увеличению энергии пучка. Мощность облучения на американском синхротроне Varian достигает 70 грей в секунду.

Ускоритель ИЯИ РАН позволяет выйти на новый уровень и проводить уже не флеш-, а ультрафлеш-терапию благодаря тому, что успевает подвести эффективную дозу облучения (30–40 грей) всего за 100 микросекунд, то есть в пять тысяч раз быстрее, чем в обычном флешрежиме. Более того, ультрафлеш-терапия разрушает даже радиорезистентную опухоль (обычная лучевая терапия и даже флеш-терапия оказывает на нее почти такое же влияние, как и на окружающие нормальные клетки).

Такие эксперименты возможны благодаря тому, что ускоритель в Институте ядерных исследований в Троицке может дать фантастическую мощность пучка, до миллиона грей в секунду, и на нем можно найти оптимальное сочетание интенсивности и времени облучения. Других мест в мире, где возможны такие эксперименты, практически нет.

Главный научный сотрудник ИЯИ РАН Борис Жуйков

Линейный ускоритель

Ускоритель в Институте ядерных исследований РАН в Троицке сравнивают с Большим адронным коллайдером (БАК). Это самый большой линейный ускоритель в Евразии. По протяженности он, конечно, короче БАК — примерно в сто раз: 450 метров против 27 километров у БАК. Но важнее другое отличие: троицкий ускоритель линейный, а БАК — кольцевой. В кольцевых реакторах сталкивают частицы, летящие друг в друга, для того чтобы зарегистрировать новые физические явления и частицы материи. В линейном ускорителе решаются задачи, в которых необходим прямо направленный пучок, среди таких задач есть и фундаментальные, и практические, в том числе медицинские.

Институт ядерных исследований РАН был основан в 1970 году, а ускоритель запустили в 1993-м. Внешне ускоритель похож на огромную водопроводную трубу, но внутри является сложнейшей машиной, в которой атомы водорода сначала ионизируются (лишаются электронов), а потом поэтапно ускоряются в переменном магнитном поле. Из трубы ускорителя протоны «разлетаются» по задачам разных лабораторий. Так, в одной из них с помощью пучка протонов исследуют свойства новых сплавов, которые потом будут использоваться в космосе. В другой производят радиоактивные изотопы, которые нужны, например, для позитронно-эмиссионной томографии, способной диагностировать рак или болезни сердца на ранней стадии, и для многих других медицинских и научных применений.

Самый главный из получаемых изотопов — стронций-82. В течение многих лет осуществлялись регулярные поставки облученных на ускорителе мишеней, содержащих стронций, в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в США. Новые оригинальные технологии по получению изотопов, разработанные в ИЯИ РАН, используются по всему миру, он имеет свыше 20 российских и зарубежных патентов в области получения изотопов. Среди новых направлений — метод уничтожения раковых клеток с помощью изотопа актиний-225, которому еще предстоит перейти из лабораторной стадии в область практических применений.

«По примерным расчетам, с помощью произведенных нами изотопов было продиагностировано и надеемся, что вылечено, 350 тысяч пациентов. А с помощью наших технологий, которые были внедрены в России, США, Канаде, Франции и частично в Южной Африке, были продиагностированы миллионы пациентов», — говорит Борис Жуйков, главный научный сотрудник лаборатории радиоизотопного комплекса ИЯИ РАН.

Применение ультрафлеш-терапии — новое практическое направление применения ускорителя. По этой теме у ИЯИ РАН может быть мировой приоритет. Если в течение ближайших лет преимущества метода будут подтверждены клиническими испытаниями, ученые смогут приступить к проектированию технологичных медицинских ускорителей для ультрафлеш-терапии.

Заведующий лабораторией пучка отдела ускорительного комплекса ИЯИ РАН Сергей Гаврилов

Фотографии Елены Либрик, «Научная Россия»

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Из помазанников Божьих в святые мученики Из помазанников Божьих в святые мученики

Расстрел царской семьи — едва ли не самый хорошо исследованный сюжет

Дилетант
Как узнать, насколько он с вами искренен: три женских совета оценивают мужчины и эксперт Как узнать, насколько он с вами искренен: три женских совета оценивают мужчины и эксперт

Как узнать о серьезности мужских намерений?

Psychologies
Сила мысли Сила мысли

Как можно работать с мыслями — и почему стоит это делать

Yoga Journal
Магия хлеба Магия хлеба

Почему хлеб — визитная карточка ресторана

Bones
Лондонская биржа металлов хочет подписать себе приговор Лондонская биржа металлов хочет подписать себе приговор

Запрет на поставки российского металла спровоцирует серьезное сокращение оборота

Эксперт
«Было ощущение, что это цитадель лучших из лучших»: как бизнес-аналитик 15 лет пытается устроиться в EPAM «Было ощущение, что это цитадель лучших из лучших»: как бизнес-аналитик 15 лет пытается устроиться в EPAM

Иван — бизнес-аналитик с четырёхлетним стажем и мечтой о работе в EPAM

VC.RU
За что казнили Джордано Бруно За что казнили Джордано Бруно

Джордано Бруно окончил свою жизнь на костре за совсем другие «прегрешения»

Дилетант
5 тайн «Моны Лизы», которые не раскрыты до сих пор 5 тайн «Моны Лизы», которые не раскрыты до сих пор

Ряд загадочных вопросов, ответы на которые «Мона Лиза» не готова раскрыть

ТехИнсайдер
Как распознать бабника: 10 признаков — проверьте вашего партнера Как распознать бабника: 10 признаков — проверьте вашего партнера

Как распознать бабника и что делать, если он встретился вам на пути?

Psychologies
Режиссеры Аарон Мурхед и Джастин Бенсон — о фильме «Сверхъестественное: Знаки» и о забракованных идеях Режиссеры Аарон Мурхед и Джастин Бенсон — о фильме «Сверхъестественное: Знаки» и о забракованных идеях

Режиссеры Аарон Мурхед и Джастин Бенсон — о студийных проектах и DIY-кино

Правила жизни
Жизнь резко потеряла смысл: зачем нам нужен экзистенциальный кризис Жизнь резко потеряла смысл: зачем нам нужен экзистенциальный кризис

Что такое экзистенциальный кризис и как с ним справиться?

Psychologies
Северо-Кавказский федеральный округ Северо-Кавказский федеральный округ

Все чаще звучат планы сделать Северный Кавказ главным туристический регионом

Правила жизни
В школьной форме и с мечом: как японские бандитки 1970-х вошли в массовую культуру В школьной форме и с мечом: как японские бандитки 1970-х вошли в массовую культуру

Субкультура, бросившая вызов патриархальному японскому обществу

Forbes
Спуск на Эверест Спуск на Эверест

Спелеология – это наука плюс спорт. Рекордные глубины пещер в нашем материале

ТехИнсайдер
Ирина Калабихина: «Демографический взрыв уже у нас за спиной» Ирина Калабихина: «Демографический взрыв уже у нас за спиной»

Экономист Ирина Калабихина — что с нами будет дальше и хватит ли всем места?

РБК
Из томатов и картофеля можно выделить лекарство от рака Из томатов и картофеля можно выделить лекарство от рака

Гликоалкалоиды из томатов способны уничтожить раковые клетки

ТехИнсайдер
Коллекционеры Коллекционеры

Best dressed — это про тех, кто привел в порядок и себя, и свою планету

Собака.ru
«Я похудела на 4 кг. Муж доволен!»: Мария Кравченко рассказала, как съемки в сериале сказались на ее личной жизни «Я похудела на 4 кг. Муж доволен!»: Мария Кравченко рассказала, как съемки в сериале сказались на ее личной жизни

Мария Кравченко – о своей роли хозяйки веганского кафе

VOICE
Толкование снов: о чем говорит ваше бессознательное — познайте себя Толкование снов: о чем говорит ваше бессознательное — познайте себя

Способны ли мы узнать глубину нашей личности благодаря снам?

Psychologies
На изящном: «Песнь о Нибелунгах» в картинах Генриха Фюссли На изящном: «Песнь о Нибелунгах» в картинах Генриха Фюссли

Разбор сюжетов немецкого эпоса в картинах швейцарского живописца Генриха Фюссли

Правила жизни
В главных ролях В главных ролях

Светлана Ходченкова – о ролях, велоспорте, днях рождения и новогодних чудесах

VOICE
Жуткая история: почему люди панически боятся крыс? Жуткая история: почему люди панически боятся крыс?

Почему крысы до сих пор вызывают в людях панический страх и брезгливость?

ТехИнсайдер
Рынок удобных животных: какую цену платят домашние питомцы ради комфорта человека Рынок удобных животных: какую цену платят домашние питомцы ради комфорта человека

Как общество навязало животным определенные роли?

Forbes
5 способов быстро разобрать гардероб, чтобы начать новый год с чистого листа: советы стилиста 5 способов быстро разобрать гардероб, чтобы начать новый год с чистого листа: советы стилиста

Мы собрали 5 способов, которые помогут разгрузить свой гардероб

VOICE
Филипп Киркоров: «Я привык жить вне шаблонов» Филипп Киркоров: «Я привык жить вне шаблонов»

Большой ребенок – так хочется описать Филиппа Киркорова (и это комплимент!)

VOICE
Все песни только про зайцев: краткий путеводитель по кроликам и зайцам в культуре Все песни только про зайцев: краткий путеводитель по кроликам и зайцам в культуре

Как Кролик представлен в мировой культуре?

Правила жизни
Кто больше страдает от нехватки спорта? Стоит узнать некоторые нюансы Кто больше страдает от нехватки спорта? Стоит узнать некоторые нюансы

Как фитнес влияет на людей разного возраста?

ТехИнсайдер
Это вам не QE Это вам не QE

Денежная масса растет рекордными темпами

Эксперт
Что нашли «Вояджеры» за пределами Солнечной системы: поразительные открытия Что нашли «Вояджеры» за пределами Солнечной системы: поразительные открытия

Открытия «Вояджеров» навсегда изменят наше представление о космосе

ТехИнсайдер
5 самых популярных гаджетов 1980-х годов, которые сегодня не встретишь ни у кого 5 самых популярных гаджетов 1980-х годов, которые сегодня не встретишь ни у кого

Какие гаджеты использовали 40 лет назад?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении