Liệu pháp điều trị ung thư bắt neutron boron: ở dòng kết thúc

Liệu pháp điều trị ung thư bắt neutron boron: ở dòng kết thúc

Sergey Taskaev
"Khoa học đầu tay" №5-6 (71-72), 2016

Giới thiệu về tác giả

Sergey Y. Taskaev – Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, nhà nghiên cứu hàng đầu của Viện Vật lý hạt nhân. GI Budker thuộc Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (Novosibirsk), trưởng phòng thí nghiệm điều trị chụp neutron boron của Đại học bang Novosibirsk, tác giả và đồng tác giả của 240 bài báo khoa học và 12 bằng sáng chế.

Mặc dù thành công to lớn đạt được trong những năm gần đây trong điều trị ung thư, họ vẫn là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu ở các nước phát triển, nơi tuổi thọ trung bình ngày càng tăng. Nhiều khối u não ác tính, chẳng hạn như u nguyên bào, vẫn được coi là không thể chữa được: khoảng 4 nghìn người chết vì chúng mỗi năm chỉ riêng ở Nga. Ý tưởng chiếu xạ các tế bào khối u bão hòa với đồng vị boron-10 với một dòng neutron của một phạm vi năng lượng nhất định được sinh ra từ nhiều thập kỷ trước. Nhưng bất chấp sự đơn giản của nó, kỹ thuật “vụ nổ hạt nhân di động” này tỏ ra khó thực hiện đến mức vẫn chưa có phức tạp chuyên biệt để điều trị ung thư bằng cách sử dụng liệu pháp bắt neutron boron trên thế giới.Nhờ công trình của Viện Vật lý hạt nhân Novosibirsk thuộc Viện Khoa học hạt nhân của Siberia, Viện nghiên cứu khoa học Nga, nơi mà một nguồn neutron nhỏ gọn của một loại mới được tạo ra, đất nước chúng ta có cơ hội trở thành nhà lãnh đạo thế giới trong lĩnh vực điều trị ung thư tích cực nhất.

Chùm neutron đầu tiên tại cơ sở của chúng tôi cho liệu pháp chụp neutron boron Ung thư (BNCT, BNCT) thu được vào năm 2008. Thành tựu chính của những năm gần đây là chúng tôi không chỉ đưa việc lắp đặt vào điều kiện làm việc mà còn hiểu được các quá trình xảy ra trong đó và thực hiện những thay đổi thích hợp cho thiết kế. Điều này rất quan trọng vì chúng ta đang xử lý một loại máy gia tốc hạt hoàn toàn mới.

Trong các máy gia tốc thông thường, các hạt tích điện được bơm với năng lượng trong một ống gia tốc, là một loạt các vòng kim loại, các điện cực, mà một điện thế tăng liên tục được áp dụng. Chúng được phân tách bởi các vòng điện môi, được tiếp xúc với các hạt thứ cấp và bức xạ cực tím ở dòng điện cao, có thể gây ra sự cố. Điều này làm giảm hiệu quả năng lượng và độ ổn định của thiết bị.

Trong bộ tăng tốc song song mới, thay vì ống tăng tốc tiêu chuẩn, công trình được sử dụng dưới dạng "đầu bắp cải", nơi các tấm "-electrodes" treo trên một chất cách điện "cuống" trong chân không. Một chùm proton tích điện âm đi qua tâm của "đầu" ở một góc 90 ° đến "cuống". Vì các điện cực trong trường hợp này không được cách ly bởi các chất cách điện, chúng có thể được đặt gần nhau hơn, đảm bảo tốc độ gia tốc hạt cao hơn.

Phần chính của nhà máy BNCT là một loại máy gia tốc mới tạo ra một chùm neutron biểu mô.

Ngày nay, có hàng chục loại máy gia tốc khác nhau được sử dụng trên thế giới, nhưng không ai trong số họ đã có thể sản xuất chùm proton cao hiện nay, cần thiết cho việc bắn phá một “mục tiêu” – một nguồn neutron với các đặc tính năng lượng cụ thể. Khi tạo cài đặt của chúng tôi, chúng tôi đã không đi theo con đường bị đánh đập và có vẻ như điều này hóa ra là quyết định đúng đắn. Tất nhiên, có rất nhiều chuyên gia giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực này hơn là chúng tôi, nhưng ở đây “hiệu ứng nghiệp dư” hoạt động: hoàn toàn mới, ý tưởng phi tiêu chuẩn đã giúp giải quyết một số vấn đề có thể khó khăn trong việc tạo ra các thiết bị y tế nhỏ gọn cho BNCT.

Vụ nổ tế bào

Ý tưởng về liệu pháp bắt neutron boron được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1936.- 4 năm sau khi phát hiện ra neutron. Bản chất của nó là các tế bào ung thư, bão hòa với một đồng vị ổn định của boron-10, được chiếu xạ với một dòng neutron nhiệt. Hạt nhân của boron-10 có khả năng thu được rất hiệu quả một neutron như vậy, ngay cả khi nó “bay” qua một khoảng cách hàng chục và hàng trăm lần lớn hơn kích thước của hạt nhân. Khi một neutron được hấp thụ, hai hạt lớn được hình thành. Do sự ức chế nhanh chóng các sản phẩm phân rã của bo, khoảng 80% năng lượng của phản ứng hạt nhân này được giải phóng bên trong tế bào ung thư, dẫn đến sự hủy diệt không thể đảo ngược của nó. Dòng neutron phải có mật độ đủ, và độ hấp thụ tối đa của chúng phải nằm ở độ sâu nơi khối u nằm. Cái gọi là neutron biểu mô ("trung gian") với năng lượng từ 0,5 eV đến 10 keV đáp ứng những yêu cầu này tốt nhất. Trong trường hợp này, sự phân bố năng lượng nên cực kỳ hẹp để sự đóng góp của các dòng đi kèm của các neutron chậm và nhanh, cũng như các tia gamma, là tối thiểu.

Nguyên tắc ảnh hưởng đến tế bào ung thư bằng phương pháp trị liệu boron neutron bắt là khá đơn giản. Khi một neutron tấn công nguyên tử boron-10, sản phẩm không ổn định của phản ứng tổng hợp của chúng ngay lập tức rơi vào hai mảnh, bay với tốc độ cực lớn.Động năng của chúng không cao đến mức chúng có thể rời khỏi tế bào, nhưng trước khi chúng ngừng hoàn toàn chúng gây tổn thương tế bào, dẫn đến cái chết của nó.

Từ Nga – với một ý tưởng

Tất cả những khám phá và phát triển của chúng tôi đều được cấp bằng sáng chế – chúng tôi có hơn một chục bằng sáng chế của Nga. Một ví dụ về sự phát triển của chúng tôi – -mục tiêu tạo nơtron. Khi chúng tôi lần đầu tiên bắt đầu tạo ra nhà máy của chúng tôi, một bài báo khoa học của các chuyên gia được kính trọng nói rằng mục tiêu lithium là tốt nhất, nhưng không thể thực hiện được nó. Chúng tôi có một mục tiêu như vậy đã hoạt động hoàn hảo trong gần mười năm.

Câu chuyện của chúng tôi bắt đầu cách đây gần hai mươi năm, khi G. I. Silvestrov, trưởng phòng thí nghiệm của INP SB RAS, được bạn bè và sinh viên của ông gọi, là người tham gia một hội nghị ở Trung Quốc chuyên về triển vọng và nhu cầu điều trị chụp neutron boron. Grigory Ivanovich thường nói rằng ông biết rất nhiều và biết làm thế nào như một nhà vật lý, nhưng ông muốn làm một cái gì đó hữu hình hữu hình cho nhân loại. Lấy cảm hứng từ ý tưởng tạo ra một nguồn gia tốc neutron cho BNCT, ông đã thành lập một nhóm những người đam mê. Bản thân Silvestrov qua đời năm 2003, khi không có “sắt” tồn tại – chỉ có những ý tưởng, tính toán và những thí nghiệm đầu tiên về nguyên mẫu, nhưng công việc vẫn tiếp tục. Đã có trong năm 2007máy gia tốc thu được các vạch trưng bày có thể nhìn thấy, và năm tiếp theo, chùm neutron đầu tiên được nhận.

Gần đây, một sự cố đáng chú ý xảy ra khi tôi được mời đến Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa – tương đương với Nhật Bản của Skolkovo, trong đó vốn đầu tư điên rồ đã được đầu tư. Một trong những nhiệm vụ của phòng thí nghiệm, đứng đầu là cựu giám đốc của KEK (tổ hợp máy gia tốc Nhật Bản nổi tiếng), là việc tạo ra một mục tiêu tạo ra neutron. Sau khi nghiên cứu câu hỏi này, nhà lãnh đạo Nhật Bản cũng đi đến kết luận rằng không thể thực hiện được mục tiêu như vậy, nhưng bạn bè và đồng nghiệp của anh ấy từ KEK'a đã thuyết phục anh ấy nhiều nhất có thể! Và tôi đã nói với họ tại hội thảo trong phòng thí nghiệm của họ rằng có một ý tưởng thay thế rất đơn giản làm thế nào để làm điều đó. Tôi vẫn còn nhớ biểu hiện sốc của khuôn mặt của họ … Bây giờ các mục tiêu như vậy đang được thực hiện trên toàn thế giới: trong bài viết đầu tiên họ thường đề cập đến tác phẩm của chúng tôi, sau đó họ quên. Điều này là bình thường: để bảo vệ ý tưởng của bạn, bạn không cần phải đánh dấu thời gian, nhưng để phát minh ra điều gì đó mới mẻ.

Mục tiêu lý tưởng

Tác động của một chùm proton mạnh dẫn đến sự nóng lên của vật liệu chiếu xạ, và vì điểm nóng chảy của lithium kim loại chỉ là 182 ° C, cần phải loại bỏ nhiệt rất hiệu quả.Ban đầu, gallium lỏng được sử dụng để làm mát mục tiêu, nhưng sau đó nó được giới hạn trong nước bình thường. Kết quả là, có thể lựa chọn các điều kiện có thể bảo toàn lithium ở trạng thái rắn, làm hạn chế sự lan truyền của đồng vị phóng xạ beryllium-7, mà chắc chắn hình thành cùng với các neutron.

Một gót chân Achilles khác của một mục tiêu lithium là bức xạ gamma ký sinh đi kèm. Việc tạo ra các neutron biểu mô hiệu quả chỉ xảy ra trong một lớp bề mặt rất nhỏ của lithium, do đó, khi các proton di chuyển sâu hơn vào các neutron, các neutron không còn được tạo ra nữa, và lượng tử gamma vẫn được phát ra. Nó chỉ ra rằng mức độ bức xạ gamma giảm đáng kể nếu sự ức chế proton tiếp tục xảy ra không phải trong lithium, nhưng trong một kim loại nặng hơn. Để làm điều này, một lớp kim loại mỏng (50-100 μm) được bôi lên bề mặt.

Tuy nhiên, các proton "trượt qua" lớp lithium gần như không tiêu tan trong quá trình phanh và "bị mắc kẹt" thực tế ở cùng độ sâu, nơi hydro tích lũy theo thời gian. Với việc tăng áp suất khí, bề mặt mục tiêu bắt đầu sưng lên. Trong các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã chọn được vật liệu nền ổn định nhất -trong sử dụng lâm sàng, một mục tiêu như vậy là đủ để thay đổi mỗi tuần một lần.

Vào tháng 10 năm 2016, Quốc hội về liệu pháp bắt giữ neutron, được tổ chức hai năm một lần, được tổ chức tại Columbia, tiểu bang Missouri của Hoa Kỳ. Sẽ có tất cả – các nhà hóa học, sinh vật học và vật lý, khoảng 200 người. Lần này có hai đại diện từ Nga – I và V.I Bregadze từ Viện Hợp chất Organoelement cho họ. A.N. Nesmeyanov RAS (Moscow), tham gia vào việc tạo ra các hợp chất được phân phối nhằm mục đích cung cấp boron. Điều này cho thấy các đội tuyển quốc gia nào đã đạt được thành công thực sự trong lĩnh vực này.

Tôi biết chỉ có hai nhóm khác trên thế giới, như họ nói, nhận được chùm tia với các thông số cần thiết trên máy gia tốc loại khác, một là người Bỉ-Nhật, người kia là người Mỹ, nhưng chỉ kết quả của chúng tôi mới được công bố hôm nay. Tại cùng một đại hội, 7 báo cáo đã được đệ trình bởi phía Nga, ba trong số đó đã được báo cáo bởi người Nhật. Và ở bài phát biểu đầu tiên có một câu hỏi: tại sao họ lại đến Siberia? Câu trả lời rất đơn giản: đó là nguồn neutron duy nhất thực sự hoạt động.

Alexander Makarov, một thành viên của phòng thí nghiệm về liệu pháp chụp neutron boron, nói về nguyên tắc hoạt động của một máy gia tốc duy nhất cho chuyến lưu diễn thường xuyên của học sinh Novosibirsk

Trong số các chuyên gia Nga, tôi muốn đề cập đến V. N. Mitin, người đứng đầu phòng khám thú y tại Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Nga. NN Blokhin, người, với sự giúp đỡ của BNCT, đã điều trị cho chó khá thành công trong việc đào tạo lò phản ứng hạt nhân của một MEPhI lân cận. Sau cái chết của ông cách đây 11 năm, những tác phẩm này đã chấm dứt.

Bằng cách này, việc điều trị như vậy là rất tốn kém: chi phí thuốc cho phân phối mục tiêu của boron là khá cao, vì với sản xuất khá phức tạp, nhu cầu thấp. Ngày nay, liều lượng thuốc cần thiết để điều trị một bệnh nhân sẽ tốn khoảng 0,25 triệu rúp trong trường hợp của boronenylalanine, và gấp 4 lần đối với borcaptate. Nhưng 15 năm trước, những loại thuốc này đáng giá hơn nhiều, và hiện tại tại mỗi hội nghị BNCT, hàng trăm loại thuốc mới để phân phối mục tiêu của bo được đề xuất và thảo luận. Đúng, mỗi lần những cái mới … Ở Nga, các hợp chất như vậy không được tạo ra, chúng tôi sử dụng các chế phẩm do một công ty Séc chế tạo Katchem.

Boron "vật liệu nổ"

Các hợp chất chứa hạt nhân nguyên tử của đồng vị boron ổn định (không phóng xạ) boron-10 hiện nay được sử dụng làm thuốc cho liệu pháp chụp neutron trong ung thư.Các yêu cầu chính cho các hợp chất như vậy là khả năng tích lũy chọn lọc boron trong các tế bào khối u so với các mô khỏe mạnh, độc tính thấp và khả năng hòa tan trong nước.

Ngày nay, BNCT thường sử dụng borcaptate (boric sulfhydryl) và axit amin thơm borfenylalanine. Trong những năm gần đây, thế giới đang tích cực tìm kiếm và tổng hợp các chế phẩm boron tiềm năng mới. Một loạt các chất được kiểm tra như chất mang boron, chẳng hạn như trọng lượng phân tử thấp (dẫn xuất axit amin, tiền chất và nucleic acid analog, dipeptide, dẫn xuất đường, vv) và trọng lượng phân tử cao, chẳng hạn như kháng thể và mảnh vỡ của chúng. Nhiệm vụ chính, như trước đây, vẫn còn để giải quyết vấn đề phân phối boron chọn lọc cho các tế bào khối u và tích lũy nó với số lượng cần thiết (khoảng 109 nguyên tử boron trên mỗi tế bào). Các hạt nano ở dạng liposome – bong bóng kín với hàm lượng nước và các bức tường lipid cũng có thể được sử dụng để cung cấp boron cho khối u. Các thuốc có chứa Boron có thể được bao gồm cả trong khoang bên trong của các liposome và trong vỏ của chúng (Shmalko và cộng sự, 2013).Gần đây, INP SB RAS đã cấp bằng sáng chế một phương pháp cung cấp các chế phẩm chứa boron cho BNCT bên trong một tế bào khối u bằng cách sử dụng liposome đã sửa đổi, trong phần lipid trong đó thuốc nhuộm phát quang cùng màu được đưa vào, và ở phần nước khác. Kiểm soát việc phân phối thuốc được thực hiện bằng cách so sánh các hình ảnh thu được bằng các màu khác nhau (Taskaev et al., 2016).

Nếu chúng ta chuyển sang những thứ toàn cầu, theo ý kiến ​​của tôi, các nhà vật lí đã thực hiện công việc của họ. Bây giờ chúng ta đang hiện đại hóa máy tính của mình để vào mùa hè năm 2017, bất kể tài trợ, chúng ta nhận được chùm neutron thích hợp để điều trị bệnh nhân có độ sâu thâm nhập lớn hơn, v.v. Và chùm tia này sẽ hoàn hảo trong sự hiểu biết của tôi – tôi không thấy ý tưởng sẽ làm cho nó tốt hơn. Nó không phải là không có gì mà tôi thêm một lá thư vào tên tiếng Anh của dự án BNCT của chúng tôi. tôi từ từ "hoàn hảo" – tôiBNCT. Có lẽ, về mặt kỹ thuật, một cái gì đó khác có thể được thực hiện tốt hơn, nhưng không thể cải thiện chất lượng của chùm neutron ở mức phát triển hiện tại của công nghệ đối phó. Đủ để cải thiện – đó là thời gian để thực hiện!

Các nhà vật lý đã thực hiện công việc của họ

Khi chúng tôi chỉ đang lên kế hoạch cho máy gia tốc của mình, chúng tôi đã thiết lập nhiệm vụ để đạt được dòng tia proton là 10 mA, nhưng lúc đầu chúng tôi nhận được ít hơn 100 lần.Cùng một câu chuyện một năm trước đã xảy ra với các đồng nghiệp Nhật Bản của chúng tôi từ Đại học Tsukuba, người mà công ty Mitsubishi anh ta tạo ra một cỗ máy tương tự, nhưng trên một loại máy gia tốc khác: với cùng một con số được lên kế hoạch, họ thường nhận được 0.1% những gì họ muốn.

Ước mơ chính của tôi sau đó là đạt được ít nhất 3 mA để bạn có thể bắt đầu điều trị cho mọi người. Và vào đầu năm 2015, chúng tôi ngay lập tức nhận được 5 mA, tăng 50 lần hiện tại! Trên thực tế, ngày nay thiết kế máy gia tốc không còn giới hạn khả năng tăng thêm hiện tại. Hơn nữa, theo ý kiến ​​của tôi, những đặc điểm này là quá đủ cho mục đích y tế. Tuy nhiên, năm tới chúng tôi dự định đạt được con số đã nêu – đây là vấn đề nguyên tắc.

A.I. Kichigin, I. Shchudlo, S.Yu.Taskaev gần mục tiêu tạo ra neutron

Giấc mơ tiếp theo là để chứng minh sự phù hợp của chiếc xe của chúng tôi từ quan điểm của không chỉ vật lý, mà còn là người tiêu dùng. Đối với điều này nó là cần thiết để làm việc với các tế bào nuôi cấy và động vật thí nghiệm. Để giải quyết vấn đề đầu tiên, chúng tôi kết bạn với Đại học Tsukuba Nhật Bản, tại đó có một phòng khám y tế nổi tiếng. Về cô ấy, tôi chỉ có thể nói rằng liệu pháp proton của bệnh ung thư, mà năm ngoái kiếm được ở Protvino, một thị trấn khoa học gần Moscow, đã tự hào báo cáo với V. V.Putin, trong danh sách giá của bệnh viện này xuất hiện vào năm 1983, tức là, 33 năm trước! Và vào năm 2001, người Nhật đã thay thế thiết lập proton bằng một thiết bị hiện đại hơn.

Và vào tháng 6 năm 2015, tôi đã gặp giám đốc phòng khám, Akiro Matsumura, trong số những thứ khác, nói rằng Mitsubishi không thể chạy máy gia tốc cho BNCT. Vì vậy, chúng tôi đã đồng ý làm việc cùng nhau. Sự hợp tác này cùng có lợi. Chúng tôi có một cơ sở, người Nhật có rất nhiều kinh nghiệm trong việc tiến hành nghiên cứu như vậy và hơn nữa, đối xử với những người bị BNCT tại lò phản ứng JRR-4 (Tokai), sau đó đã bị đóng cửa.

Đối với nghiên cứu của chúng tôi, bốn nền văn hóa tế bào đã được mua tại Viện Tế bào học, RAS (St. Petersburg), bao gồm hai tiêu chuẩn kiểm soát và hai "khối u" nền văn hóa – u thần kinh đệm và u nguyên bào. Với sự giúp đỡ của các đồng nghiệp và chuyên gia Nhật Bản từ Viện Sinh học Phân tử và Tế bào, Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (Novosibirsk), một loạt các thí nghiệm đã được thực hiện trên chiếu xạ của các tế bào nuôi cấy này. Để biết chính xác nồng độ boron trong các mô và tế bào – với một mắt có thể điều trị trong tương lai – chúng tôi được trang bị một máy đo phổ khối (đắt tiền khoảng 10 triệu rúp) để đo nồng độ chất tan.Chúng tôi đã mua nó bằng nguồn tài trợ từ Quỹ khoa học Nga, chủ yếu dành cho việc mua các thiết bị cần thiết.

Cuối cùng, chúng tôi nhận được một kết quả gần như hoàn hảo, khi ở một liều bức xạ nhất định (khá lớn), tỷ lệ sống sót của các tế bào khỏe mạnh chỉ giảm 5%, và các tế bào ung thư trong đó boron tích lũy – 98%! Kết quả này cho thấy chất lượng cao của chùm neutron, phần chính của nó bao gồm các neutron biểu mô "chính xác", được bắt giữ chủ yếu bởi các nguyên tử boron.

Song song với các chuyên gia từ Viện Khoa học và Di truyền học thuộc Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (Novosibirsk), các thí nghiệm đã được tiến hành trên động vật – những con chuột trong phòng thí nghiệm immunodeficient, có khối u "nhân" – glioblastoma – được tiêm vào não. Thường khoảng năm tuần sau, những con chuột như vậy đã chết. Chúng tôi quyết định chiếu xạ chúng (mặc dù không có nhiều hy vọng) 5 ngày trước ngày chết. Đối với các thí nghiệm, các thùng chứa nước nóng đặc biệt được chế tạo nơi đặt động vật ngủ.

Trong thử nghiệm thành công nhất trong ba trong số năm loài động vật, khối u được giải quyết hoàn toàn, được xác nhận bằng kết quả chụp cắt lớp,và các loài động vật trở nên khỏe mạnh – chúng sống trong vivarium trong hai tháng và được đưa vào giấc ngủ chỉ vì kết quả của thí nghiệm đã đạt được. Đây thực sự là một kết quả tuyệt vời. Sau khi tất cả, boronylalanine, mà chúng tôi tiêm, tích lũy không chỉ trong khối u, mà còn trong gan và thận. Đồng thời, chuột là một động vật nhỏ, do đó, không giống như một người, nó được chiếu xạ hoàn toàn, đó là lý do tại sao các mô khỏe mạnh hơn bị ảnh hưởng. Nó cũng nên được lưu ý rằng trong giai đoạn sau của sự phát triển khối u là kết quả của cái chết của các tế bào ung thư, hoại tử quy mô lớn có thể xảy ra. Nhưng ngay cả với tất cả những tình tiết tăng nặng, chúng tôi đã chữa khỏi động vật!

Giai đoạn – tiền lâm sàng

Tại máy gia tốc INP, các nghiên cứu tiền lâm sàng về ảnh hưởng của cả chiếu xạ neutron và liệu pháp chụp neutron boron trên các tế bào khối u, cũng như các động vật thí nghiệm (chuột có suy giảm miễn dịch bẩm sinh) đang được tiến hành.

Trong các nghiên cứu về nuôi cấy tế bào, các dòng khác nhau của cả hai tế bào khỏe mạnh và khối u được sử dụng, được đại diện chủ yếu bởi các khối u não. Các tế bào được ủ trong môi trường làm giàu với đồng vị boron-10, và sau đó được chiếu xạ tại một máy gia tốc.Sau khi chiếu xạ, phân tích clonogenic được thực hiện: khả năng tồn tại của các tế bào được kiểm tra, đặc biệt là khả năng phân chia và hình thành các khuẩn lạc mới.

Nghiên cứu sinh của INP SB RAS I.M. Shudlo, sinh viên tốt nghiệp L. Zaidi (Đại học Khoa học và Công nghệ Houari Boumediène, Algiers), đại học NSU L. M. Gvozdeva chuẩn bị thử nghiệm

Trên cơ sở các thí nghiệm về chiếu xạ động vật, một đánh giá đã được thực hiện từ những tác động của việc tiếp xúc với liệu pháp chụp neutron boron tùy thuộc vào liều bức xạ. Nhiệm vụ đo liều mà bệnh nhân nhận được khi tiến hành BNCT là một trong những khó khăn nhất, vì tổng liều bao gồm nhiều thành phần, việc đo lường từng thành phần rất khó: từ tia gamma đi kèm từ mục tiêu lithium và máy gia tốc, từ neutron nhanh, từ neutron nhiệt và từ chụp neutron bởi boron. Mỗi thành phần này phụ thuộc vào hình học hiện tại của mục tiêu lithium, cũng như trên các thông số của chùm proton. Thêm vào đó, liều thu nhận neutron bằng boron cũng phụ thuộc vào loại, hình dạng và vị trí của khối u, cũng như sự phân bố boron trong nó và trong các mô xung quanh.

Việc tính toán tất cả bốn thành phần liều và dự đoán tác động lên các mô lành mạnh và khối u trong BNCT là những nhiệm vụ khó khăn hơn nhiều so với việc xác định liều trong liệu pháp xạ trị truyền thống,thường dựa vào các thuật toán bán thực nghiệm và phép đo trong một phantom nước. Một trong những lựa chọn để tạo ra một thuật toán thực nghiệm cho việc lập kế hoạch trị liệu là các thí nghiệm trên động vật thí nghiệm, mà các đường cong hiệu ứng liều lượng được biết đến. Đó là, theo các hậu quả sinh học của bức xạ trong các mô động vật, có thể xác định liều nhận được chính xác hơn so với sự trợ giúp của tính toán.

A.I. Kichigin kiểm tra trạng thái của chuột sau khi chiếu xạ

Tất cả các động vật không có khối u vẫn còn sống sau khi chiếu xạ, không tìm thấy dấu hiệu nào về ảnh hưởng bệnh lý lên các mô khỏe mạnh. Ảnh hưởng của chiếu xạ ở cấp độ tế bào, bao gồm các quá trình hình thành máu, tình trạng các mô của các cơ quan quan trọng và tác động của các loại thuốc có chứa boron lên sinh vật của động vật để tìm ra liều tối ưu, đang được nghiên cứu sâu hơn.

Sau sự phát triển cuối cùng của công nghệ trên động vật, nó được lên kế hoạch để chuyển sang thử nghiệm lâm sàng, đó là, điều trị cho bệnh nhân ung thư.

A.I. Kichigin, Ph.D. n A.N. Makarov

Đã đến lúc triển khai!

BNCT ngày nay là mới đối với đất nước chúng ta, một phương pháp được coi là có triển vọng và quan trọng nhất, đã được chứng minh để điều trị ung thư, vì vậy nó sẽ là một sự điên rồ lớn cho nhà nước và doanh nghiệp lớn không hỗ trợ nó.Cùng Nhật Bản hiện đang phát triển năm dự án BNCT khá thành công trên nhiều loại máy gia tốc khác nhau trong khuôn khổ hợp tác giữa nhà nước và các đại gia công nghiệp như MitsubishiToshiba. Trong thực tế, tất cả điều này là đầu tư công.

Cách ngắn nhất và dễ nhất để chúng tôi tài trợ cho việc xây dựng một cơ sở điều trị BNCT là nhận một khoản trợ cấp như một phần của dự án nghiên cứu đột phá dựa trên chương trình CAE (các đơn vị học thuật chiến lược) của Đại học bang Novosibirsk. Theo dự án, trong một thời gian rất ngắn (nhà nước đồng tài trợ được thiết kế cho 4 năm), chúng tôi sẽ phải xây dựng các cài đặt trực tiếp cho sử dụng y tế và điều trị ít nhất 10 bệnh nhân. Đây là một kế hoạch khá đầy tham vọng mà sẽ không dễ thực hiện, nhưng chúng tôi không lạ gì khi đặt mục tiêu mà dường như không thể nhìn thấy được. Trong thực tế, công việc chuẩn bị cho việc thực hiện dự án này đã bắt đầu.

Dự án cũng có kế hoạch phát triển một loại thuốc cải thiện cho việc phân phối mục tiêu của boron – chất tương tự của Nga với borfenylalanine.Điều này sẽ được xử lý bởi Viện Hóa học hữu cơ của Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (Novosibirsk), trong đó có sản xuất thí điểm riêng của mình, phối hợp với Viện Hợp chất Organoelement của họ. A.N. Nesmeyanova RAS (Moscow).

Từ bài giảng d. X. n., giáo sư V.I. Bregadze (A. N. Nesmeyanov Viện Hợp chất Organoelement, RAS, Moscow):

Chúng ta cần phải nhìn vào tương lai và tìm kiếm các hợp chất sẽ tích tụ có chọn lọc hơn trong khối u. Nguyên tắc chính trong sản xuất của chúng là tạo ra các liên hợp phân tử của thành phần chứa boron và bộ phận chịu trách nhiệm cho việc phân phối đích đến các tế bào khối u. Đồng thời, khoảng cách giữa chúng có tầm quan trọng đặc biệt, vì phần hoạt động của liên hợp có thể ảnh hưởng xấu đến các đặc tính của băng tải.

Axit amin, cũng như các hợp chất phân tử thấp khác (porphyrin, nucleotide và nucleoside, lipoprotein, vv), chủ yếu được tuyên bố đóng vai trò của một phân tử vận ​​chuyển. Tất cả các hợp chất này đều được các tế bào khối u tuyên bố, có ái lực với chúng và, theo đó, tích lũy trong chúng.

Chúng tôi đã thu được liên hợp các dẫn xuất của các hợp chất boron đa diện với các porphyrin khác nhau, đặc biệt với E6 chlorin.Chúng tôi cung cấp cho tất cả các hợp chất tổng hợp của chúng tôi để thử nghiệm tại Viện Hóa sinh vô cơ. Các học giả M. M. Shemyakin và Yu A. Ovchinnikov (Moscow) để đánh giá sự tích lũy của họ trong các khối u và các mô khỏe mạnh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cường độ tích lũy liên hợp chứa boron trong tế bào ung thư biểu mô phổi thực sự cao hơn trong trường hợp có khoảng cách lớn hơn giữa phần boron và phân tử chlorin E6.

Tỷ lệ tối đa của nồng độ thuốc trong khối u và mô khỏe mạnh, mà chúng tôi đã có thể đạt được ngày hôm nay, là 5: 1. Điều này tốt hơn cho borfenylalanine được sử dụng ngày nay (3: 1), nhưng chúng ta phải cố gắng nhiều hơn.

Như được biết, NSU đang có kế hoạch áp dụng cho giai đoạn xây dựng thứ hai, bao gồm việc tạo ra một phòng khám, nơi BNCT sẽ được thực hành. Nhưng đây là một vấn đề của một tương lai sương mù, vì vậy ứng dụng cho dự án đột phá của trường đại học đặt ra một kịch bản khác. Theo tùy chọn "sao lưu", INP đang nâng cấp một trong các tòa nhà của nó, nơi máy gia tốc sẽ được đặt, cũng như các cơ sở tiếp nhận và điều trị bệnh nhân. Dung lượng của một cài đặt như vậy sẽ đủ lớn, vì thủ tục BNCT chỉ kéo dài một giờ và thường được thực hiện một lần.

Bên cạnh máy gia tốc "Tandem-BNZT" – một trong những người sáng lập S. Yu Taskaev (INP SB RAS, Novosibirsk) và nhà phát triển các hợp chất chống ung thư chứa boron V. I. Bregadze (INEOS RAS, Moscow)

Trong khi chúng tôi đã tham gia vào việc tạo ra cài đặt của chúng tôi, chúng tôi đang tìm kiếm các giải pháp lý tưởng, chúng tôi đã phải "đồng thời" giải quyết nhiều vấn đề vượt xa vật lý gia tốc. Cùng với bác sĩ giải phẫu thần kinh Vladimir Kanygin từ Bệnh viện lâm sàng đường bộ tại st. Novosibirsk-Glavny JSC "Đường sắt Nga", chúng tôi đã phát triển và cấp bằng sáng chế một hệ thống để tạo ra chùm neutron chính xác, cho phép nó thay đổi hướng của nó. Các giải pháp kỹ thuật đơn giản có thể được tìm thấy không chỉ làm cho nó có thể chiếu xạ bệnh nhân từ bất kỳ bên nào, mà còn cải thiện chất lượng của chùm tia.

Trong các cuộc hội thoại với các đồng nghiệp Nhật Bản của chúng tôi, một ý tưởng hoàn toàn mới về liều lượng cho BNCT được sinh ra, trong đó một bằng sáng chế đã được nhận. Và một lần trên đường đua, chúng tôi đã nói chuyện với một đồng nghiệp tại viện Andrei Sokolov, kết quả là bằng sáng chế xuất hiện để tạo ra các neutron đơn sắc để tìm kiếm vật chất tối. Bây giờ, cùng với Alexander Shmakov từ Viện xúc tác của RAS SB và Sergey Gromilov từ Viện Hóa học vô cơ của SB RAS, chúng tôi đang thảo luận về khả năng thích ứng vớimáy cho nhiễu xạ neutron, sẽ xác định cấu trúc của các nguyên tố ánh sáng của một chất.

Tất cả những ý tưởng đó mà chúng tôi sáng chế là, và lớn, rất tầm thường, nhưng vì một lý do nào đó họ chỉ nghĩ đến những người không được làm giàu với một tải kinh nghiệm, đó là, cho một người nghiệp dư. Như tôi đã đề cập, đây là cách cài đặt của chúng tôi đã được tạo ra, và tôi, ban đầu là một chuyên gia huyết tương, và không phải là một máy gia tốc, thành thật mà nói, tôi vẫn tự hỏi làm thế nào chúng tôi đã làm tất cả.

Trong năm năm qua, chúng tôi đã chuyển từ các chuyên gia tiềm năng hấp dẫn trong lĩnh vực BNCT thành những người chơi thực sự trong lĩnh vực hoạt động này. Năm ngoái, chúng tôi đã làm việc cho người tiêu dùng. Và điều này là rất quan trọng, bởi vì các nhà vật lý thường nghĩ: Kìa, chúng tôi đã làm một điều gì đó rất tốt, tại sao người dùng không chạy và nắm lấy nó bằng tay? Với cách tiếp cận này, không có gì sẽ đến từ nó: bạn phải đặt rất nhiều nỗ lực vào bản thân để công việc giới thiệu ý tưởng và phát triển của bạn vào thực tế mang lại kết quả cụ thể.

Ngày nay, khoảng hai nghìn người đã được điều trị trên thế giới với sự giúp đỡ của BNCT, nơi mà các nghiên cứu và đào tạo lò phản ứng hạt nhân hiện có đã được sử dụng, nhiều trong số đó không còn hoạt động nữa.Tầm quan trọng của liệu pháp như vậy không cần phải được giải thích: với sự giúp đỡ của nó, các khối u ngày nay không thể chữa được thực tế như u nguyên bào và ung thư di căn có thể được điều trị. Nhưng cho đến nay, kỹ thuật này vẫn còn, trên thực tế, thực nghiệm, và các chuyên gia vẫn phải nỗ lực rất nhiều để phát triển các chiến lược và phương pháp điều trị thích hợp.

Cơ sở của chúng tôi ngày nay là nguồn neutron nhỏ gọn hoạt động duy nhất trên thế giới phù hợp với BNCT. Chúng tôi đã sẵn sàng để tạo ra một máy gia tốc y tế làm việc, nơi nó sẽ có thể điều trị bệnh nhân trong những năm tới. Nhưng cả hai khoản tài trợ của chúng tôi – từ Bộ Giáo dục và Khoa học Nga cho việc cải thiện việc cài đặt và từ RNF cho nghiên cứu sinh học – kết thúc vào tháng 12 năm nay. Điều gì sẽ xảy ra vào ngày mai?

Văn học
1. Neutron Capture Therapy: Nguyên tắc và ứng dụng. Biên tập: W. Sauerwein, A. Wittig, R. Moss, Y. Nakagawa. Springer, 2012. 533 p.
2. Taskaev S. Yu., Kanygin V. V. Điều trị bắt giữ neutron. Novosibirsk: Nhà xuất bản Chi nhánh Siberia của Học viện Khoa học Nga, năm 2016. 216 trang.

Ấn phẩm sử dụng hình ảnh của Alexander Makarov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: