В ИЯФ СО РАН облучают клетки злокачественной опухоли на ускорительном источнике нейтронов
- 29.02.2016
С 24 февраля по 4 марта в Институте ядерной физики СО РАН пройдет первый в мире эксперимент по использованию ускорительного источника нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии рака. В качестве объекта терапии ученые будут использовать различные клеточные культуры, в том числе глиому головного мозга. В эксперименте будут участвовать ученые Института ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН), Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (ИМКБ СО РАН), Нейрохирургического центра Дорожной клинической больницы Новосибирска, Новосибирского государственного медицинского университета и Университета Цукуба (Япония).
Доктор медицинских наук, профессор Отделения нейрохирургии Университета Цукуба Кей Накай; клинический доцент Отделения нейрохирургии Университета Цукуба Александр Заборонок; ведущий научный сотрудник лаборатории БНЗТ, созданной в ИЯФ СО РАН в рамках проекта Российского научного фонда, доктор физико-математических наук Сергей Юрьевич Таскаев
Бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) – это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. В кровь человека вводится борсодержащий раствор, и бор накапливается в раковых клетках. Затем опухоль облучают потоком эпитепловых нейтронов, ядра бора поглощают нейтроны, происходят ядерные реакции с большим энерговыделением, в результате чего больные клетки погибают. Методика БНЗТ проверена на ядерных реакторах, которые использовались в качестве источника нейтронов, но внедрение БНЗТ в клиническую практику на них затруднительно. Для этих целей больше подходят ускорители заряженных частиц, потому что они компактны, безопасны и обеспечивают лучшее качество нейтронного пучка. Об опыте Японии рассказывает участник эксперимента в ИЯФ СО РАН, доктор медицинских наук, профессор Отделения нейрохирургии Университета Цукуба Кей Накай (Kei Nakai, M.D., Ph.D, Assistant Professor, Department of Neurosurgery, University of Tsukuba, Japan):
– Группа ученых Университета Цукуба работала над БНЗТ в течение многих лет, и существенно продвинулась в лечении пациентов со злокачественной опухолью головного мозга. Терапия дала очень многообещающие результаты. До аварии на Фукусиме мы использовали ядерный реактор JRR-4 для медицинских целей, но катастрофа на АЭС показала миру, что атомная энергия в том виде, в каком она есть сейчас, очень опасный источник энергии, и не может использоваться для медицинских целей. Было решено развивать работу по созданию альтернативного источника нейтронов для лечения пациентов в будущем (то есть ускорителей заряженных частиц, – прим. ИЯФ СО РАН).
Всего в мире на данный момент существует четыре ускорителя, способных генерировать нейтроны нужных параметров, и только один из них уже готов к экспериментам с биологическими культурами, это Тандем-БНЗТ - компактный ускорительный источник, разработанный и изготовленный в ИЯФ СО РАН. Исследованиями в этой области Институт занимается уже более 20 лет. В позапрошлом году в рамках проекта Российского научного фонда в ИЯФ СО РАН совместно с Новосибирским государственным университетом и Институтом цитологии и генетики СО РАН была создана Лаборатория БНЗТ. Ведущий научный сотрудник лаборатории, доктор физико-математических наук Сергей Юрьевич Таскаев поясняет суть эксперимента:
– Различные клеточные культуры, в том числе глиомы из Российской коллекции клеточных культур позвоночных Института цитологии РАН (г. Санкт-Петербург), мы помещаем в фантом из оргстекла – сосуд, имитирующий голову человека. Эту искусственную «голову» кладем под мишень ускорителя. Время одного эксперимента – примерно час. Мы планируем провести несколько таких сеансов. Затем обработанные клетки передадим в Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН, где биологи оценят их клоногенность, то есть установят, сколько клеток выжило, а сколько погибло. На это у них уйдет две недели.
В ноябре 2015 года ученые ИЯФ СО РАН, ИМКБ СО РАН совместно с коллегами из Университета Цукуба поставили предварительный эксперимент с использованием четырех разных клеточных культур: глиома человека, глиобластома человека, клетки яичника китайского хомячка и фибропласты легких китайского хомячка. На всех четырех видах клеток было выявлено, что чем больше в них бора, тем эффективнее они разрушаются в результате взаимодействия с нейтронами. Комментирует участник эксперимента – заведующий кафедрой нейрохирургии Новосибирского государственного медицинского университета, кандидат медицинских наук, нейрохирург высшей категории Владимир Владимирович Каныгин:
– В ноябрьском эксперименте доза бора выбиралась заведомо меньше лечебной, для того чтобы исключить гибель клеток от токсичности самого бора, и цель была – установить, что и метод, и сама установка работают. Сейчас же мы впервые будем использовать уже лечебные дозы бора. Мы введем его в искусственно созданные лабораторные клетки, схожие с глиобластомой. Ценность таких экспериментов для медицины очень высока, потому что если метод работает на них, то с большой вероятностью будет работать и на настоящих. Сейчас наша задача – подтвердить, что больные клетки, накопившие бор, погибают от воздействия нейтронов, уточнить, при каких именно дозах, за какое время, при каких параметрах пучка, и другие детали.
Для экспериментов с бор-нейтронозахватной терапией ученые выбрали глиому головного мозга, потому что она не лечится никаким другим способом. Больные клетки при этом заболевании быстро делятся и нуждаются в питательной среде для построения новых клеток. В качестве питательной среды ученые предлагают глиоме боросодержащий раствор, она поглощает его и, под воздействием нейтронов, погибает. Этот же принцип работает и на других видах опухолей.
Ученые подчеркивают, что для использования БНЗТ в онкологических центрах, необходимо пройти много важных этапов: эксперименты на животных, клинические испытания, создание в России необходимой инфраструктуры. Сейчас речь идет только о научных экспериментах.