Мишень для проведения бор-нейтронозахватной терапии рака создали ученые ИЯФ Новосибирска

Разработки сотрудников ИЯФ СО РАН и НГУ легли в основу проекта компактного ускорительного источника нейтронов для размещения в специальных медицинских учреждениях.

Мишень для проведения бор нейтронозахватной терапии рака создали ученые ИЯФ Новосибирска
Ученые создали мишень для проведения бор-нейтронозахватной терапии рака
Сюжет: Онкология
Мишень для проведения бор нейтронозахватной терапии рака создали ученые ИЯФ Новосибирска

Угрозы видов рака по группе крови человекаПять самых агрессивных видов рака. Прочти обязательно!Ещё 184 новостей

Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) завершили очередной этап модернизации ускорительного источника нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии рака (БНЗТ). Ученые разработали литиевую мишень, которую уже можно будет практически использовать для проведения сеансов терапии. Кроме того, физикам удалось справиться с электрическими пробоями, спонтанно возникающими во время работы ускорителя, которые нарушают непрерывность потока нейтронов и ускоряют износ оборудования. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 19-72-30005, сообщила пресс-служба ИЯФ СО РАН.

Бор-нейтронозахватная терапия рака – это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. Сначала в раковых клетках накапливают бор, а затем облучают опухоль нейтронами. В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с большим выделением энергии в клетке, содержащей бор, что приводит к ее гибели. Метод БНЗТ был успешно опробован на ядерных реакторах — эксперименты показали эффективность этого способа лечения опухолей головного мозга и других видов онкологических заболеваний, которые плохо поддаются лечению традиционными методами. Однако использование реакторов в качестве источника нейтронов возможно только в рамках единичных экспериментов, а для внедрения метода в клиническую практику необходим компактный и безопасный источник нейтронов, обеспечивающий оптимальные параметры нейтронного пучка.

Таким источником нейтронов может быть источник на основе ускорителя заряженных частиц. Получаемый в ускорителе пучок протонов или дейтронов с высокой энергией направляют на мишень, из которой генерируют нейтроны в результате взаимодействия заряженных частиц с атомными ядрами мишени.

«Для БНЗТ необходимы нейтроны с определенными энергиями – рассказывает ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией БНЗТ НГУ, доктор физико-математических наук Сергей Таскаев. – Для их генерации используется пучок протонов с относительно низкой энергией, но с большим током, облучающий мишень из лития. Именно такой источник нейтронов мы и предложили 22 года назад. Для получения пучка протонов мы предложили использовать новый тип ускорителя заряженных частиц, который мы назвали «ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией», а для генерации нейтронов — использовать литиевую мишень».

За прошедшее время специалистам ИЯФ СО РАН удалось получить протонный пучок с относительно низкой энергией с требуемым током и сформировать пучок нейтронов, в наибольшей степени удовлетворяющий требованиям БНЗТ, что подтвердили успешные эксперименты с клеточными культурами и лабораторными животными.

В 2019 году на установке получены два важных результата, в большей степени важных уже для создания установки для клиники.

Эксперименты подтвердили возможность использования сконструированной литиевой мишени для генерации нейтронов в реальных сеансах терапии. Разработанная мишень достаточно проста и удобна в обслуживании. Это очень важно, как для персонала, поскольку убыстряет ее замену после активации под действием ускоренного пучка, из-за чего она становится источником ионизирующего излучения, так и для пациентов, поскольку уменьшается стоимость терапии.

После очередной модификации ускорителя специалистам удалось справиться с электрическими пробоями в ускорителе. «Пробои – это электрические разряды, возникающие из-за большой разницы потенциалов между электродами в ускорителе, которые инициируются вторичными частицами, возникающими при ускорении протонного пучка, – поясняет Сергей Таскаев. – Мы уже приспособились к этим пробоям, происходящим раз в несколько минут, и научились восстанавливать параметры пучка за 10 секунд. Но то, что мы смогли полностью избавиться от пробоев, очень здóрово. Мы стремились к этому результату, но не думали, что так быстро его достигнем».

Полученные результаты помогли ученым сделать работу установки более стабильной, а поток нейтронов – непрерывным. В будущем эти технические решения помогут устранить аналогичные проблемы на ускорителях, проектируемых для клиник бор-нейтронозахватной терапии, и повысят эффективность, надежность их работы, а также упростят их обслуживание.

Помимо создания компактного и безопасного источника нейтронов, развитие методики БНЗТ предполагает решение еще одной сложнейшей задачи – разработки и создания препарата адресной доставки бора в клетки опухолей. В России исследованиями в этой области занимается несколько научных групп, в том числе из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», а также Новосибирского государственного университета (НГУ).

«В НГУ по тематике бор-нейтронозахватной терапии работают сразу несколько лабораторий, которые были созданы в рамках программы «5-100» несколько лет назад, – рассказывает координатор проекта БНЗТ НГУ, заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Владимир Блинов. – Прежде всего, сотрудники НГУ совместно со специалистами ИЯФ СО РАН работают над усовершенствованием компактного источника нейтронов. Лаборатория медико-биологических проблем БНЗТ НГУ (рук. В.В. Каныгин) проводит доклинические испытания медицинской технологии лечения рака методом бор-нейтронозахватной терапии на лабораторных животных, а также разрабатывает вектора адресной доставки бора-10 с использованием липосом. В то же время в лаборатории радиобиологии ФЕН НГУ (рук. Г.Л. Дианов) ведется разработка нового носителя бора-10 на основе борированных нуклеотидов методами комбинаторной химии».

Разработки сотрудников ИЯФ СО РАН и НГУ легли в основу проекта компактного ускорительного источника нейтронов для размещения в специальных медицинских учреждениях.

В программу развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0» входит проект, посвященный бор-нейтронозахватной терапии. Его основная цель — внедрение метода в клиническую практику РФ. В рамках проекта планируется создание центра клинических испытаний метода и строительство пилотной клиники БНЗТ, в которых будут работать компактные источники нейтронов отечественного производства, и использоваться отечественные же препараты по доставке бора-10.

Для обеспечения работы центров БНЗТ и других центров ядерной медицины требуются специально подготовленные медицинские физики, которые смогут обслуживать и планировать лечение с применением специального высокотехнологичного оборудования. В РФ наблюдается серьезный дефицит медицинских физиков, поэтому на физическом факультете НГУ была подготовлена новая магистерская программа «Ядерная медицина» — обучение студентов началось в 2019 году.

С 22 по 24 октября на площадке коворкинг-центра Агентства стратегических инициатив «Точка кипения» в Технопарке состоится 1 Всероссийская конференция и школа молодых ученых по бор-нейтронозахватной терапии рака, организованная ИЯФ СО РАН и НГУ. На встречу приедут специалисты в области БНЗТ со всего мира – из Германии, Италии Финляндии, Великобритании, США, Аргентины, Японии, Южной Кореи. В рамках мероприятия пройдут обзорные лекции, а также будут представлены последние результаты по различным аспектам бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей: клиника, радиационная биология, химия и фармакология, физика и инженерия.

Мнение читателей
0
0
0
0
Выделите орфографическую ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Спасибо за ваш голос
Моё мнение Комментарий Поделиться

От редакции

Прекраксно!

Ваше мнение ценно: оставьте комментарий

войдите или зарегистрируйтесь, тогда Вам не придется вводить имя каждый раз, и Вы сможете настроить себе "аватар".
Ознакомьтесь с правилами комментирования