16 декабря 2019, понедельник, 14:40
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

20 ноября 2016, 22:45

Терапевтические нейтроны

БНЗТ
БНЗТ
В.И.Брегадзе

При борьбе с онкологическими заболеваниями цель врачей – наиболее эффективно уничтожить опухолевые клетки, по возможности избегая повреждений здоровых клеток организма. Один из существующих способов это сделать носит название нейтронозахватной терапии.

В 1936 году, всего спустя четыре года после открытия нейтрона Джеймсом Чедвиком, в «Американском журнале рентгенологии и радиотерапии» появилась статья «Биологические эффекты и терапевтические возможности нейтронов». Ее автор Дж. Л. Лоукер (G.L. Locher) из Института Франклина в Пенсильвании сформулировал основные принципы нейтронозахватной терапии. Он опирался на работу физика Тейлора, который в 1935 году установил, что атомы изотопа бора-10 хорошо поглощают нейтроны, под действием которых происходят ядерные реакции, сопровождающиеся большим выделением тепловой энергии. По мнению Лоукера, эффективным методом борьбы с раком могло бы стать введение в организм пациента препаратов, содержащих бор, которые должны накапливаться в клетках опухоли, и последующее облучение опухолевых клеток потоком нейтронов. Тогда из-за выделяющейся энергии клетки опухоли должны погибнуть. К достоинствам бора-10 относилось также и то, что он нетоксичен для организма.

Изотоп бор-10 составляет примерно одну пятую часть природного бора, он нерадиоактивен. При облучении нейронами соответствующей энергии ядро бора-10 превращается в бор-11, который через 10−12 секунды распадается на альфа-частицу (ядро гелия-4) и литий-7 высокой энергии.

10B + n → [11B] *→ α + 7Li + 2,31 МэВ

Альфа-частица и ядро лития-7 пролетают не более 5-9 мкм, что меньше размера опухолевой клетки, так что вся их ионизирующая энергия выделяется внутри нее. Так что эффективность воздействия значительным образом зависит от того, насколько различается концентрация бора-10 в клетках опухоли и в окружающей нормальной ткани. Если в здоровых клетках бора будет очень мало, а в опухоли много, то разрушение опухоли не нанесет ущерба остальному организму.

Первая реализация такого способа лечения последовала уже после Второй мировой. В 1951 году о предложенном Лоукером методе вспомнил доктор Уильям Свит из Массачусетского госпиталя (Massachusetts General Hospital) при Гарвардском университете. Свит обосновал применение нейтронозахватной терапии для лечения злокачественных опухолей мозга. И только в 1954 году состоялся первый эксперимент. Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории в Лонг-Айленде и Массачусетского госпиталя впервые применили изотоп бора-10 для лечения глиобластомы. В качестве источника нейтронов использовался ядерный реактор Массачусетского технологического института. После этого эксперимента сочли, что новый метод не эффективней традиционной терапии, поэтому других клинических испытаний в США не проводили до 1990-х.

Независимо этот метод терапии начали испытывать и в СССР, где подобные эксперименты в 1950-х годах занимался врач и изобретатель Анатолий Качугин. Во второй половине XX века эксперименты по нейтронозахватной терапии делались также в странах Европы и Японии, но только японские врачи стали использовать ее в хотя бы относительно массовой практике. Начал эту работу в 1967 году доктор Хироси Хатанака из Университета Тэйкё. Он оперировал больных с опухолями мозга, вырезая хирургически основную часть опухоли, а затем вводил в кровь им борокаптат натрия (Na2B12H11SH), который обладал свойством накапливаться в клетках опухоли. После этого Хатанака, используя ядерный реактор в качестве источника нейтронов, облучал нейтронами опухоли, избавляясь от оставшихся раковых клеток, которые могли бы дать метастазы. Таким образом Хатанака и его сподвижник Накагава вылечили более двухсот пациентов.

 

Бор-нейтронозахватная терапия

В 1990-е годы в США Гарвардский университет и Массачусетский технологический институт совместно с Брукхейвенской национальной лабораторией вернулись к экспериментам. В качестве носителя атомов бора они впервые начали использовать не борокаптат натрия, а борфенилаланин (BPA), а также применили для облучения опухоли не поток тепловых нейтронов с невысокой энергией (менее 0,5 эВ), а эпитепловые нейтроны (от 5 эВ до 10 кэВ), которые более эффективно проникают в ткани. Метод оказался безопасным для пациентов, но опять-таки испытания показали, что его эффективность не превзошла обычные способы лечения.

В конце 1990-х – начале 2000-х годов новые клинические испытания были проведены двумя группами японских ученых. Коллектив под руководством Миятаке и Кавабаты работал с исследовательском реактором университета Киото и применял комбинацию борокаптата натрия и борфенилаланина. Группа Ямамото использовала ядерный реактор Японского агентства по ядерной энергии в Цукубе. В обоих случаях оказалось, что наилучший результат дает применение как нейтронозахватной терапии, так и облучения рентгеновскими лучами. В 2000-х годах клинические испытания по применения нейтронозахватной терапии опухолей головного мозга велись также в Нидерландах, Швеции и Финляндии. Применении более совершенных препаратов бора и эпитепловых нейтронов увеличило эффективность терапии. Японские и тайваньские врачи проводили также испытания нейтронозахватной терапии экстракраниальных опухолей головы и шеи. Группы Ютаки Мисимы из Университета Кобе и Дзюнъити Хирацуки из больницы Медицинской школы Кавасаки, а также аргентинские врачи независимо друг от друга провели испытания нейтронозахватной терапии меланомы, получив впечатляющие результаты. Также были проведены пока единичные эксперименты по лечению таким способом колоректального рака.

В России в начале 2000-х тоже возобновили эксперименты по нейтронозахватной терапии. Они проводились на животных. Так, пятнадцать лет назад в эксперименте на ядерном реакторе МИФИ был вылечен от рака губы спаниель.

 

Собака после терапии, проведенной на ядерном реакторе в МИФИ 15 лет назад. Источник фото – журнал «Природа»

Итак, для нейтронозахватной терапии необходимо выполнить два важных условия. Во-первых, надо создать препарат, который будет содержать бор-10 (рассматривается применение других изотопов, например гадолиния-157, но пока бор-10 остается основным, поэтому метод обычно называют бор-нейтронозахватной терапией, БНЗТ). Желательно, чтобы содержание бора в этом препарате было бы максимально высоким. Также нужно, чтобы он избирательно накапливался в опухолевых клетках, а не в других клетках пациента. Наконец, препарат должен быть безопасен для здоровья. Во-вторых, необходимо иметь источник нейтронов. В проводившихся ранее экспериментах в этом качестве служили реакторы, что не всегда удобно, да и вряд ли можно планировать широкое распространение такого метода, ведь в каждую больницу реактор не поставить. Поэтому сейчас ученые создают другой тип источников терапевтических нейронов – ускорители. Очевидно, что, чтобы довести этот метод до практического применения, необходимы усилия как медиков, так и химиков, и физиков.

На прошлой неделе три российских академических института: Институт биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, Новосибирский Института органической химии СО РАН и Институт ядерной физики СО РАН – опубликовали совместный пресс-релиз, где рассказали о проводящихся их учеными работах по совершенствованию метода бор-нейтронозахватной терапии. По словам заведующего лабораторией ИБХ РАН Алексея Валерьевича Феофанова, эксперименты по оптимизации накопления бора в раковых клетках ведутся в ИБХ РАН более пяти лет. «Перед нами стояла нетривиальная задача – найти способ внутриклеточной доставки более 1 миллиарда атомов бора на клетку. Такая концентрация бора требуется для эффективной бор-нейтронозахватной терапии. Решение было найдено путем разработки конъюгатов хлорина е6 с наночастицами бора. Хлорин е6 уже успешно используется для лечения онкологических заболеваний, и, как оказалось, способен доставлять в клетки наночастицы бора. Мы сумели в сотни раз повысить способность этих соединений проникать в цитоплазму раковых клеток. Измерения показали, что такие конъюгаты обеспечивают доставку нескольких миллиардов атомов бора на клетку, что позволяет говорить о перспективности их использования в БНЗТ,» – рассказал ученый. О достигнутых результатах Алексей Феофанов и его коллеги рассказали в статье, опубликованной журналом Photochemical & Photobiological Sciences.

Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н. Н. Ворожцова СО РАН (НИОХ СО РАН) в то же время работают над организацией производства уже показавшего себя в ряде клинических испытаний за рубежом борфенилаланина. Сейчас это вещество производится только в Японии и Чехии, а без него трудно рассчитывать на внедрение метода БНЗТ в клиническую практику.

В лаборатории ведущего научного сотрудника ИЯФ СО РАН, доктора физико-математических наук Сергея Юрьевича Таскаева создан ускоритель, который должен служить источником потока нейтронов при БНЗТ, придя на смену ядерным реакторам. Ученые надеются, что им удастся в ближайшем будущем начать клинические испытания этого метода в России. Сейчас в рамках конкурса прорывных проектов «Программы 5-100» министерства образования и науки Российской Федерации обсуждается предложение создать клинику БНЗТ на базе Новосибирского государственного исследовательского университета.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп защита растений информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.