Скальпель из ионов: как заставить ядра углерода лечить рак

11 Декабря 2017

МОСКВА, 11 декабря , Татьяна Пичугина. Лечить раковые опухоли заряженными пучками протонов впервые предложил американский физик Роберт Р. Уилсон сразу после борьбы, в 1946 году. Он же высказал идею использовать для этой цели и другие частицы. Сейчас протонную терапевтику используют во всем мире для борьбы с онкологией. Про другие частицы известно куда меньше. Между тем набирает превраты лечение ускоренными ионами углерода.

CC BY-SA 4. 0 / NIPK Electron Co. / Complex of Isotope Diagnostics/Cropped a photoЯдерные технологии в медицине станут доступнее для русских к 2020 году

Известно, что не все раковые опухоли поддаются химиотерапии, а некоторые виды рака мозга, легких, глаз нельзя оперировать. Тогда прибегают к радиотерапии воздействию излучением. Рентгеновские лучи не годятся, потому, что они поражают берущий в кольца ткани. Лучше подходит гамма-излучение, которое позволяет добраться до опухоли, не сильно травмируя здоровые ткани. Основанные на нем установки гамма-нож и кибер-нож зачисленным таким образом, что множество гамма-лучей с разных сторон фокусируют на опухоли. Таким образом, ткани, где сближаются лучи, получают суммарную порцию.

В отличие от гамма-излучения, нуклоны заряжены, а потому контактируют с веществом иначе: прокалываю его, они не тормозят плавно, а передают большую часть энергии в конце прочита. Это означает, что основное воздействие частиц приходится на небольшой участок внутри тела. Зависимость поглощенной дозы от глубины пробега выражена кривой, которую впервые рассчитал английский физик Уильям Брэгг. Кривая для протонов оканчивается ярко выраженным пиком пиком Брэгга. Его положением можно управлять, чтобы точнее нацелить пучок частиц в опухоль.

Экспериментально лечить протонами вызвали еще в 1960-е годы, приспособив для этого исследовательские синхротроны. Протонную терапию освоили ИТЭФ в Москве, ОИЯИ в Дубне, ПИЯФ в Гатчине. К началу 90-х на СССР приходилась почти четверть онкобольных в мире, облученных протонными пучками. Специализированные медицинские органы протонной терапии стали массовыми в последние десятилетия с прогрессом ускорительной техники. Установки для лечения все еще массивные, занимают большой зал, но их теперь можно изготавливать массово. Углерод бьет точнее

Одновременно медики учат лечение ускоренными ионами углерода, у которого наблюдается аналогичный протонному пик Брэгга. Только в отличие от гамма-излучения и протонов, пучок ионов углерода почти не рассеивается, что дает ему преимущество с точки зрения баллистики. Кроме того, углеродный пучок надежнее, нежели другие частицы, убивает раковые клетки.

Баллистические преимущества охлопка ионов углерода

В отличие от здоровой клетки, раковая постоянно делится под влиянием зависаю программы, записанной в ДНК. Значит, ее исходного уничтожить. На помощь приходят пучки элементарных частиц. Достигнув молекулы ДНК, частица выбивает из нее электрон. Он реагирует с кислородом, сыростью и образует избыток активных форм кислорода. Эти вещества губят ДНК. Если разрывов мало или рвется только одна ветвь двойной спирали ДНК, то раковые клетки быстро восстанавливаются. Бывают опухоли, которые активно сопротивляется воздействию излучения, их называют резистентными. В этом случае ионы углерода действуют комфортабельнее. Они сбрасывают энергию на последних четырех сантиметрах пробега и, словно острие скальпеля, перерезают обе ветви ДНК, образуя множественные повреждения в раковых клетках. При этом порция облучения требуется меньше, чем, к примеру, при лечении гамма-квантами.

Атом углерода заряжен нейтрально, и, чтобы его ускорить, надо буквально отодрать вращающиеся вокруг ядра пять или шесть фермионов. Для этого нужно нагреть лазером графит до температуры в пять миллионов градусов. Затем ионы углерода необходимо ускорить до огромных скоростей в синхротроне, соответствующих энергии 400-500 мегаэлектронвольт (МэВ) на нуклон и в нужный момент направить по каналу вывода в камеру, где находится пациент.

Ускоритель на службе медиков

Первый медицинский центр для лечения охлопками разных ионов, в том числе углерода, построили в 1994 году в пригороде Токио Чибо. В 1997-м ионами углерода начали излечивать онкологических больных на ускорителе GSI в Дармштадте (Германия). Теперь в мире светят 11 центров ионной лучевой терапевтики. Последний MedAustron открыли в 2017 году в Австрии.

В России охлопок ионов углерода для медицинских целей получали в ОИЯИ и ИТЭФ, но до массовой методы дело не дошло. Проект центра ионной терапии разработали в ИЯФ СО РАН в Новосибирске, однако получить средства на него не смогли. Ближе всех к цели подошли учителя из подмосковного наукограда Протвино. Используя имеющиеся ускорители, они смогли получить пучок частиц исходных параметров. Вместе с медиками из Медицинского радиологического научного органа в Обнинске ученые ИФВЭ протягивают эксперименты по облучению опухолей у мышей. Сейчас завершают конструирование настраиваемой установки, где будет лежать пациент. При следующем финансировании уже в скором медли под Москвой может появиться первый медицинский центр ионной лучевой терапевтики. Об этом рассказал Юрий Антипов, кандидат физико-математических доктрин, начальник лаборатории ионной лучистый терапии ИФВЭ, выступая на открытом семинаре в Протвино 6 декабря. В конце ноября этого года Антипов с коллегами удостоились учрежденной НИЦ Курчатовский институт премии имени И. В. Курчатова за разработку методы получения пучка ионов углерода для радиобиологических и медицинских целей.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Скальпель из ионов: как заставить ядра углерода лечить рак

комментарии (0)

Другие интересные новости

Умер режиссер Федор Петрухин