«Ядерное» лечение рака уезжает из Сибири в Китай

Революционный «ядерный» метод лечения рака, разработанный еще в прошлом веке, до сих пор не применяют в России. Новосибирские физики создали для него идеальный прибор — генератор нейтронов на основе ускорителя заряженных частиц. Но технологию начнут использовать в Китае, где нашлись заинтересованные частные инвесторы...

Около 10 тысяч россиян в год заболевают глиобластомой — злокачественной опухолью головного мозга. Существующее лечение — хирургическое удаление опухоли, затем лучевая и химиотерапия. Но даже с таким агрессивным лечением только пять человек из 100 могут прожить дольше пяти лет. Чаще всего у пациентов есть не больше двух лет.

Новый метод лечения — бор-нейтронозахватная терапия рака (БЗНТ) — позволяет прожить еще шесть-восемь лет. Это доказали в Японии, где «ядерное» лечение прошли 1,7 тысячи человек, и у 60% пациентов с глиобластомой был положительный результат.

Принцип БЗНТ построен на использовании законов биологии и физики. Пациенту вводят изотоп бора-10, раковые клетки активно «пожирают» введенный препарат, а здоровые отказываются от такого «угощения». Затем человека облучают пучком нейтронов, которые попадая в клетки с препаратом бора-10, вступают с ним в ядерную реакцию.

В результате внутри раковой клетки происходит ядерный взрыв размером 5-7 микрон (размер клетки — 10 микрон), который ее уничтожает. Здоровые клетки при этом никак не страдают. Они получают минимальную дозу радиации.

Чернобыльская фобия

Разработанный еще в 1936 году метод лечения не мог быть внедрен без создания «правильного» источника нейтронов. Пионерами в использовании метода стали японцы, они облучали пациентов с помощью ядерного реактора уже в 1970-е годы. Но у реактора обнаружились существенные недостатки — огромный размер, дорогое обслуживание и излишне мощное излучение.

Кроме того, авария на Чернобыльской АЭС вызвала фобию по отношению к ядерным реакторам, и вопрос внедрения нового метода лечения онкологии в первоначальном варианте сняли.

Появилась задача создать источник нейтронов высокой интенсивности в узком энергетическом диапазоне с использованием ускорителя заряженный частиц и мишеней, генерирующих нейтроны.

Такой подход позволяет генерировать нейтроны, нужные именно для терапии: не слишком быстрые и не слишком медленные, так называемые эпитепловые, и в нужном количестве, исключительно «полезными» дозами. Этот же ускорительный источник нейтронов должен был решить проблему больших габаритов и дороговизны обслуживания ядерного реактора.

«Когда мы предложили ускоритель протонов нового типа, все говорили, что он не будет работать, это невозможно — непривычная геометрия электродов и их огромные размеры. Пришлось сделать эту машину, чтобы доказать, что это работает», — рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей Таскаев.

Ускорительный источник нейтронов ИЯФ СО РАНФото: © Sibnet.ru

Сначала, по словам ученого, ее собрали из того, что было под рукой. Затем после многих модернизаций она приобрела современный вид, достигла нужных параметров и теперь стабильно работает.

В предложенном новосибирскими физиками устройстве вместо стандартной ускорительной трубки используется конструкция, похожая на кочан капусты, в которой на «кочерыжке»-изоляторе в вакууме установлены вложенные друг в друга «листы»-электроды. Такая конструкция обеспечивает больший темп ускорения частиц по сравнению с традиционной схемой.

Пучок протонов из ускорителя направляется на мишень, покрытую тонким слоем лития. В результате взаимодействия протонов с литием генерируются нейтроны.

«В одной научной статье 2003 года ученые писали, что литиевая мишень идеальна, но не реализуема. Как хорошо, что мы поздно увидели эту статью. Она отлично работает, и теперь после наших научных публикаций ее идеология уже повторяется в решениях других научных команд мира», — говорит Таскаев.

Главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей ТаскаевФото: © Sibnet.ru

Но 15 лет назад, когда новосибирским физикам удалось решить главную проблему «ядерного» лечения — создать компактный ускоритель с нужным пучком для лечения, никто в России не рискнул вложить в инновацию средства.

Прорыв случился пять лет назад, когда с разработкой познакомились специалисты американской компании TAE Life Sciences (в основном специализируется на безнейтронной термоядерной энергетике), новосибирские физики предложили совместно создать установку для БНЗТ.

Сотрудники института и их американские коллеги разработали и собрали источник нейтронов по заказу китайской компании Neuboron Medtech. В ближайшем будущем с его помощью начнется лечение людей.

От экспериментов к лечению

На ускорительном источнике нейтронов ИЯФ СО РАН группа биологов и врачей на протяжении уже более 10 лет проводит предклинические исследования метода.

Сначала это были клеточные культуры тканей и различных злокачественных клеток, позволяющие отследить на клеточном уровне, какие биологические эффекты возникают после облучения генерируемыми нейтронами. Для системного решения задачи при НГУ в 2017 была создана лаборатория, сотрудниками которой стали врачи-клиницисты, биологи, химики.

«Мы определили оптимальные временные интервалы для облучения, когда максимальное количество раковых клеток погибало, а в нормальных клетках повреждения либо отсутствовали, либо были минимальными и обратимыми», — описал процесс нейрохирург и онколог, завлабораторией медико-биологических проблем БНЗТ НГУ, доцент Владимир Каныгин.

«Только после понимания радиобиологических эффектов мы приступили к следующему этапу исследований на животных. Первыми моделями были мыши с привитыми в организм злокачественными опухолями человека, в том числе глиобластомой», — сказал собеседник.

Облучение мышей ускорителемФото: © Александр Макаров

В дальнейшем использовались разные типы злокачественных опухолей — для того, чтобы понять, каковы возможности БНЗТ в лечении широкого спектра онкологических заболеваний.

Проведенные эксперименты на лабораторных мышах с иммунодефицитом и привитыми опухолями показали тренд перспективности методики – опухоли после облучения уменьшались и переставали расти на некоторое время. Однако о существенном увеличении продолжительности жизни у животных и тем более 100% излечении речи быть еще не могло.

И однозначно предполагать, что результаты, полученные на мышах, повторятся при лечении людей, было нельзя. В эксперименте использовались не обычные, а иммунодефицитные мыши, специально адаптированные для прививания раковой опухоли. Кроме того, полностью повторить зарождение опухоли человека в организме животного невозможно.

«Тогда мы пошли дальше — начали лечить крупных животных – кошек и собак с спонтанными злокачественными опухолями», – продолжил Кичигин. У этих животных были неоперабельные опухоли и речь шла об усыплении животного, таким образом БНЗТ стала последней возможностью лечения.

«Мы получили хорошие результаты в виде уменьшения размеров опухоли и замедления ее роста у большинства животных из исследуемой группы», — охарактеризовал итоги эксперимента Каныгин.

У животных были пролечены спонтанные опухоли, которые ближе всего соответствовали по своей природе опухолям у человека, а значит, полученные данные по настройке прибора, используемым дозам препарата бора уже дали надежду, что при лечении человека будут похожие результаты.

Контроль работы ускорителя нейтроновФото: © Sibnet.ru

Но все эти эксперименты — только подготовка к официальным доклиническим испытаниям, когда животных будут лечить на источнике нейтронов и делать томографию и другие анализы по установленному протоколу. Кроме того, ученым необходимо решить сопутствующую задачу — подобрать оптимальную дозу и тип препарата, содержащего бор-10, для облучения.

«Мы проанализировали результаты и поняли, что проблема во многом связана с препаратом бора, который мы используем в экспериментах, а именно в его недостаточной избирательности накопления в опухолевой ткани», – рассказал сотрудник лаборатории, к.м.н. Александр Кичигин.

На рынке существуют два препарата изотопа бора-10 — борфенилаланин и боркоптат. Оба созданы более полувека назад и не обладают высокой селективностью (различным уровнем накопления в пораженных и здоровых клетках). Кроме того, стоимость лечения ими может составлять до 1,5 миллиона рублей на одного пациента.

Ученым нужно найти варианты препаратов, содержащих больше атомов бора-10, и усовершенствовать способы доставки препарата в раковые клетки, чтобы повысить эффективность и снизить стоимость лечения. Сейчас ученые работают с перспективными наночастицами, которые будут избирательно доставлять бор в опухолевые клетки, и даже построили целую лабораторию по синтезу наночастиц в НГУ.

Система контроля параметров ускорителя частицФото: © Sibnet.ru

Сейчас Владимир Каныгин с коллегами в рамках гранта разрабатывает вариант доставки бора с помощью наночастиц и в виде нанолипосом — замкнутых пузырьков, в которых содержится бор.

Липосомы позволяют проникать в клетки опухоли за счет своего размера и мембраны, которая повторяет оболочку клетки. В итоге это позволит адресно доставлять большое количество бора в клетки опухоли и повысить эффективность БНЗТ.

По словам нейрохирурга, лечение может выглядеть так: пациент ложится в клинику, обследуется, затем ему вводят препарат бора-10. Через два-восемь часов (по мере накопления препарата) его облучают на ускорителе. После этого он продолжается наблюдаться в клинике около недели. Лечение может повторяться или совмещаться с другими методами.

Проект ускорителя и процесс лечения онкологииФото: © кадр из видео TAE Life Sciences

«Методика дополняет классические формы лечения, которые уже используются. Конечно, БЗНТ не станет волшебной таблеткой лечения всех видов рака, но потенциально — это один из новых эффективных компонентов комплексной терапии. В этом качестве он будет перспективным методом в руках онкологов», — уверен Каныгин.

Но провести доклинические и клинические испытания, обязательные перед внедрением в здравоохранение, без помощи государства невозможно. А в должном объеме ее пока нет.

Кто даст деньги?

На создание клиники БЗНТ, где будут проведены все необходимые этапы исследований, нужно около 3,6 миллиарда рублей. Но в России частный бизнес, пока не проведены испытания на людях, инвестировать в создание такой клиники не готов.

Во время визита в Новосибирск премьер-министра РФ Михаила Мишустина институт попросил его помочь пройти бюрократические процедуры и выделить средства на строительство клиники БЗНТ в Академгородке. Но просьба удовлетворена не полностью — Институт ядерной физики получит около 800 миллионов рублей на исследования в области бор-нейтронозахватной терапии рака.

Михаил Мишустин знакомится с проектом клиники БЗНТФото: © ИЯФ СО РАН

«Та сумма, которую мы назвали, — 800 миллионов рублей до конца 2022 года — это действительно абсолютный минимум, который необходим, чтобы завершить основные мероприятия по подготовке к клиническим испытаниям на людях, которые могут начаться в начале 2023 года», — говорил директор ИЯФ СО РАН Павел Логачев.

Пока же людей начнут облучать на такой установке в Китае, так как процедура сертификации в этой стране более простая.

Доклинические и клинические испытания. СПРАВКА

Согласно российскому законодательству, новые методы лечения или лекарства перед внедрением в лечебную практику проходят испытания — доклинические (на животных) и клинические (на людях). Это принцип так называемой доказательной медицины, которая практикуется в современном здравоохранении.

Испытания на животных необходимы для того, чтобы соблюсти базовое врачебное правило – не навредить человеку. Если доклинический результат успешный, новый препарат (или метод) попадает в клинические исследования, которые проводятся уже с участием людей.

Клинические исследования начинаются с фазы I – изучения безопасности препарата на здоровых добровольцах. Далее изучают эффективность, переносимость и другие свойства препарата (или метода).

В среднем доклинические исследования проходят в течение полутора-трех лет. И еще, минимум, несколько лет (срок зависит от специфики препарата) — клинические исследования. И только после этого новый препарат или метод лечения регистрируется и рекомендуется к применению.

Источник