Інститут ядерної фізики ім. Г. І. Будкера СО РАН очолить наукові роботи по впровадженню бор-нейтронзахватной терапії (БНЗТ) раку в клінічну практику в Росії. Програма наукових досліджень об'єднує зусилля декількох інститутів, щоб в найближчому майбутньому побудувати установки для видалення злоякісних пухлин за допомогою цієї унікальної методики.
З точністю до клітини
Незважаючи на те що технологія БНЗТ відома в світі вже понад півстоліття (вперше ідея використання такої терапії була висловлена в США в 1936 році), реалізувати її масово нікому поки не вдалося через великі складнощі з досягненням потрібних для лікування параметрів пучка епітеплових нейтронів. Щоб знищити максимальну кількість пухлинної тканини, пучок повинен мати велику щільність потоку в досить вузькому енергетичному діапазоні. Перед опроміненням пацієнтові вводять борсодержащее речовина, яку отримують від бор в клітини пухлини. При опроміненні в клітинах пухлини відбувається ядерна реакція з виділенням енергії, мікроскопічний вибух ядер бору, що знищує тільки ті клітини, в яких накопичено бор. Жодна хірургічна операція не здатна виконати видалення уражених тканин з такою точністю. При цьому загальна доза опромінення організму в медицині вважається толерантною.
Унікальність технології БНЗТ полягає в тому, що нейтрони знаходять пухлинні клітини з бором і знищують їх, навіть якщо вони розташовані не локально, а розсипані по всьому організму. Фактично вона дозволяє лікувати пацієнтів навіть на стадії метастазування. Для деяких видів пухлин, які не мають чітких меж, БНЗТ є якщо не панацеєю, то єдиним шансом на порятунок пацієнта. До них відносяться гліобластоми мозку, метастази меланоми, пухлини шиї, мезотеліома плеври і гепатоцелюлярна карцинома.
Вперше БНЗТ була реалізована в США на ядерному реакторі ще в 60-х роках ХХ століття. Ядерний реактор, поза сумнівом, не міг бути поставлений в клініку як прилад для лікування пацієнтів. Тому технологія була науково-експериментальна. У ті роки ще не існувало технічних можливостей і гостро не вистачало знань, які дозволили б створити якісну і безпечну установку для таких маніпуляцій.
Національна технологія
З 1967 року експерименти по лікуванню онкохворих за допомогою БНЗТ почалися в Японії, де їх ініціював той же самий лікар, який починав ці роботи в США. Професор Хатанака проводив терапію безнадійних хворих з пухлинами головного мозку третьої-четвертої стадії. Перебуваючи зовсім поруч з ядерним реактором, він робив трепанацію, хірургічно видаляв більшу частину пухлини, а потім насичував залишилися тканини бором і опромінював їх нейтронами безпосередньо на відкритому черепі. 33% пацієнтів через п'ять років після операцій залишалися в живих, хоча, відповідно до загальної практики до операції, їм залишалося жити лічені місяці. При цьому ніякої деградації мозку у пацієнтів не спостерігалося.
Через кілька років виживаність зросла до 50%. Експерименти японських вчених стали справжнім проривом, який довів необхідність розвитку БНЗТ у всьому світі. Незабаром цю технологію стали застосовувати не тільки для лікування пухлин головного мозку, але і для інших високолетальних онкозахворювань з різною локалізацією. На сьогоднішній день в Японії на ядерних реакторах проліковані вже понад 1000 пацієнтів.
Японія, на жаль, поки що єдина країна в світі, де технологія БНЗТ використовується в медичній практиці, причому тільки для своїх громадян. І хоча майбутня установка з ідеальними характеристиками там ще не побудована, для порятунку людських життів підходять і ті параметри, яких їм вдалося досягти в останні роки. Зараз в Японії одночасно будують відразу три установки БНЗТ, але вже не на основі ядерного реактора, а на основі прискорювача заряджених частинок. Оскільки такі технології є самим переднім краєм науки, великі компанії Mitsubishi, Hitachi і IBA порахували створення цих установок справою честі і викликом часу. В інших країнах ці програми фінансуються в основному з держбюджету. У всьому світі сьогодні функціонують 14 дослідницьких центрів БНЗТ.
Вартість всього комплексу робіт, включаючи будівництво спеціалізованого будинку, орієнтовно становить близько 1 млрд руб. Зацікавленість в російському проекті проявляють медичні організації, наукові інститути, університети і представники профільних міністерств. Остаточний сценарій фінансування проекту і місце розміщення установки БНЗТ для клінічної практики поки не вибрані.
Світові лідери
Сьогодні серед лідерів напрямки можна впевнено назвати Росію і Японію, але такі роботи ведуться і в Фінляндії, Італії, Франції, Ізраїлі, Аргентині, Англії, Китаї, на Тайвані, в Іспанії та деяких інших країнах. Не одне десятиліття пішло на те, щоб вчені з'ясували, які параметри пучка необхідні для ідеального проведення БНЗТ. Занадто швидкі нейтрони приносять організму зайву дозу опромінення, занадто повільні не можуть глибоко проникати. Чи не менше часу було витрачено на практичне створення прискорювача заряджених частинок з необхідним струмом. Технологія виявилася настільки непередбачуваною і примхливою, що на її освоєння співробітникам Інституту ядерної фізики Сибірського відділення (ІЯФ СО) РАН знадобилося 18 років. Японські колеги досі намагаються повторити їх рекорд.
Останні дослідження вчених ІЯФ СО РАН показали, що для реалізації технології ідеально підходить протонний пучок з енергією пучка 2,3 МеВ і струмом 5-10 мА, що скидається для генерації нейтронів на тонку літієвий мішень.
- Ми з'ясували, що саме в цьому режимі виходить зробити потік нейтронів, краще якого створити вже неможливо, - розповів керівник лабораторії БНЗТ, провідний науковий співробітник ІЯФ СО РАН Сергій Таскаев. - Для його створення нам знадобиться трохи збільшити енергію і ток протонного пучка і зробити так, щоб установка могла стабільно і довго працювати в цьому режимі. Ми виготовили нову мішень для генерації нейтронів, в якій врахували результати недавно проведених наукових досліджень, і приступили до монтажу системи формування пучка нейтронів, в якій реалізовані ряд нових ідей.