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

«Мы в любом случае настроены на собственное производство» «Мы в любом случае настроены на собственное производство»

Текстильная компания «Нордтекс» решила вернуть прядильное производство в Россию

Эксперт
Так выглядят предатели в твоем гардеробе, которые заставляют чувствовать себя неуверенно Так выглядят предатели в твоем гардеробе, которые заставляют чувствовать себя неуверенно

Даже при видимой опрятности ты можешь казаться неаккуратной

VOICE
Сила мысли Сила мысли

Как можно работать с мыслями — и почему стоит это делать

Yoga Journal
Пример бесстрашия: как журналистка Дороти Томпсон взяла интервью у Гитлера Пример бесстрашия: как журналистка Дороти Томпсон взяла интервью у Гитлера

История журналистки Дороти Томпсон — причем выдержки и бесстрашия

Forbes
Небо вам в клеточку, а не в алмазах Небо вам в клеточку, а не в алмазах

Стратегический вызов для отрасли — расширение сегмента искусственных алмазов

Эксперт
Почему мы загадываем желания под бой курантов и как это делать, чтобы они исполнились Почему мы загадываем желания под бой курантов и как это делать, чтобы они исполнились

Почему взрослые продолжают верить в новогодние чудеса?

Правила жизни
Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре

Правда и мифы о Юлии Цезаре

Вокруг света
«Разум — единственное мирное оружие»: 5 жизненных уроков Альберта Эйнштейна «Разум — единственное мирное оружие»: 5 жизненных уроков Альберта Эйнштейна

Пять ключевых идей лауреата Нобелевской премии Альберта Эйнштейна

Psychologies
Не «Уэнсдей» единой: что посмотреть с Дженной Ортегой Не «Уэнсдей» единой: что посмотреть с Дженной Ортегой

Что еще можно посмотреть с юной мисс Аддамс.

Правила жизни
Российские деньги в условиях мировой многополярности Российские деньги в условиях мировой многополярности

Какой может быть денежная система, основанная на энергетическом эквиваленте

Эксперт
Хвостатые уникумы: 18 самых умных пород собак Хвостатые уникумы: 18 самых умных пород собак

Породы, которые известны своим уровнем интеллекта

ТехИнсайдер
Селедка под шубой: история праздничного салата Селедка под шубой: история праздничного салата

Знакомимся с легендами происхождения селедки под шубой

Культура.РФ
Мышление трудоголика: 7 ошибок — как перестать работать на износ Мышление трудоголика: 7 ошибок — как перестать работать на износ

Типичные мыслительные паттерны, которые свойственны трудоголикам

Psychologies
Эта дворянская семья влияет на Россию столетиями! Вы точно знаете их Эта дворянская семья влияет на Россию столетиями! Вы точно знаете их

Семьи служителей царя, поэтов и кинематографистов, влияющие на Россию

ТехИнсайдер
20 тревожных симптомов, что из ваших отношений уходит любовь 20 тревожных симптомов, что из ваших отношений уходит любовь

Проверьте не исчезает ли из ваших отношений то, что когда-то вас связало

Psychologies
«Идол, защищайся!» «Идол, защищайся!»

Культ образов и иконоборческое насилие в Средние века

N+1
Доходные надои Доходные надои

В молочной отрасли в 2022 году выросла рентабельность производства

Агроинвестор
Снеживиночка и внучка Деда Мороза: что мы знаем о главном женском зимнем персонаже Снеживиночка и внучка Деда Мороза: что мы знаем о главном женском зимнем персонаже

Forbes Woman рассказывает о снегурочке и о других женских зимних персонажах

Forbes
Как распознать инсульт Как распознать инсульт

Как понять, что у человека инсульт и что делать, чтобы не потерять время

Лиза
5 типов артрита 5 типов артрита

Какие бывают виды артрита и что важно о них знать

Лиза
Гараж особого назначения: мужское убежище или культурный миф? Гараж особого назначения: мужское убежище или культурный миф?

Как трансформировался гараж и какие тайны скрывались за его тяжелыми дверями?

Psychologies
С легким годом! С легким годом!

Каждый раз в новогоднюю ночь со всеми нами происходит что-то необычное

VOICE
«Быть отверженными — их главный страх»: отвечаем на основные вопросы о РПП «Быть отверженными — их главный страх»: отвечаем на основные вопросы о РПП

Что влияет на наши отношения с едой?

Psychologies
Картошка вредная? Вот почему не нужно бояться этого овоща Картошка вредная? Вот почему не нужно бояться этого овоща

Есть ли польза от картофеля?

ТехИнсайдер
15 вопросов, которые помогут подвести итоги года, — сделайте правильные выводы 15 вопросов, которые помогут подвести итоги года, — сделайте правильные выводы

Пятнадцать вопросов, которые помогают подвести итоги года

Psychologies
Как в том меме Как в том меме

Как люди будут искать информацию в будущем

N+1
3 основные причины расстройств пищевого поведения 3 основные причины расстройств пищевого поведения

Отрывок из книги «Пищевой монстр» — о главных причинах РПП

Psychologies
Русские алкогольные традиции, которые ужасают иностранцев Русские алкогольные традиции, которые ужасают иностранцев

Те самые традиции, которые русскому — хорошо, а немцу — смерть!

Maxim
Париж стоит мессы? Париж стоит мессы?

На протяжении почти 40 лет во Франции полыхала одна война

Дилетант
Тревожные звоночки. На что обратить внимание родителю подростка Тревожные звоночки. На что обратить внимание родителю подростка

Когда все же стоит отвести подростка к врачу?

СНОБ
Открыть в приложении