Бор-нейтронозахватная терапия
В ответ на пост [как же так?] ("https://pikabu.ru/story/kak_zhe_tak_5704480") я посчитал необходимым рассказать о том, что же такое это БНЗТ, поскольку, как я понял из комментариев, мало кто вообще отличает БНЗТ от нейтронной терапии, а некоторые и вовсе предлагают заниматься сыроедением и прочей уринотерапией.
Итак, в 1936 году, спустя 4 года после открытия Чадвиком нейтрона, господин Лочер сформулировал идею использования большого сечения взаимодействия нейтрона с бором для терапии рака. Идея заключается в селективном накоплении нерадиоактивных ядер бор-10 в клетках опухоли и последующем облучении пациента нейтронами. Поглощение нейтрона ядром бора приводит к ядерной реакции, в результате которой рождается ядро лития-7, альфа-частица и гамма-квант. Продукты этой реакции характеризуются высоким темпом торможения и малым пробегом этих частиц в тканях организма - менее 10 микрометров, следовательно, выделение основной части энергии ядерной реакции ограничивается размером одной клетки. Таким образом, селективное накопление бора-10 внутри клеток опухоли и последующее облучение нейтронами должны приводить к разрушению клеток опухоли с относительно малыми повреждениями окружающих здоровых клеток.
Первые клинические испытания этой методики проводились в США с 1951 по 1961 гг. В качестве источника нейтронов использовались ядерные реакторы. Эти испытания не продемонстрировали терапевтическую эффективность метода. Причина заключалась в слабой селективности и низкой концентрации бора, из-за чего "фоновое" облучение протонами отдачи и гамма-квантами было достаточно велико.
С 1968 по конец 80-х годов в Японии доктор Хатанака проводил терапию с применением внутриартериальной инжекции синтезированного боркаптата натрия, используя открытое облучение опухоли после хирургии и добился впечатляющих результатов - 5-летняя выживаемость составила 58% для группы пациентов со злокачественными глиомами 3 и 4 градаций.
Эти результаты дали толчок третьему периоду развития нейтронозахватной терапии – клиническим испытаниям глубинных внутримозговых опухолей с применением пучков эпитепловых нейтронов от ядерных реакторов. Терапия пациентов была проведена в США, в Голландии, Финляндии, Швеции, Чехии, Японии, Аргентине и Тайване. БНЗТ была распространена и на другие заболевания, такие как опухоль шеи, менингиома, мезотелиома плевры и гепатоцеллюлярная карцинома. Несмотря на положительные результаты клинических исследований проведение терапии было прекращено на всех установках, за исключением реактора Института реакторных исследований Университета Киото Япония. Вероятнее всего, основная причина закрытия ядерных реакторов была связана с фобией после аварий на Чернобыльской атомной электростанции и на атомной электростанции Фукусима, а также как результат проведенных в ряде стран референдумов за отказ от атомной энергетики. Возможно, дополнительными факторами закрытия ядерных реакторов для БНЗТ послужили два обстоятельства: 1) с применением ускорителей заряженных частиц можно сформировать пучок эпитепловых нейтронов лучше удовлетворяющий требованиям БНЗТ, чем тот, что можно получить на ядерных реакторах, 2) ускорительный источник нейтронов можно поставить в клинику, а реактор нет.
В настоящее время исследования по БНЗТ переходят в следующий период, связанный с использованием ускорителей заряженных частиц для получения пучков эпитепловых нейтронов. На сегодняшний день 6 проектов, 4 в Японии, один Европейского Союза и один в России, выглядят успешными, пригодными для начала проведения клинических испытаний БНЗТ. Эти проекты следующие:
1. C-BENS. Это проект компании Сумитомо (Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Япония), изготавливающий циклотрон HM-30 для получения 30 МэВ протонного пучка с током 1 мА и бериллиевую мишень. C-BENS – это сокращение от “Cyclotron Based Epithermal Neutron Source”, что означает “источник эпитепловых нейтронов на основе циклотрона”. Первый такой источник нейтронов был установлен и запущен в Институте реакторных исследований Университета Киото. На ускорителе получен протонный пучок с током 1,1 мА, превышающий проектный на 10 %, осуществлена генерация нейтронов на бериллиевой мишени, специальной системой формирования пучка подготовлен терапевтический пучок нейтронов и с 2012 года проведена терапия нескольким пациентам, возможно 9-ти. Детали этих клинических испытаний не разглашаются, что, возможно, связано с желанием компании Сумитомо получить лицензию на терапию и осуществлять БНЗТ в клинике Южного Тохоку в городе Кориями префектуры Фукусима. В этой клинике за счет средств фонда восстановления территории восточной Японии, разрушенной Великим землетрясением 2011 г., создан Центр БНЗТ, оснащенный циклотроном компании Сумитомо и двумя облучательными комнатами.
2. iBNCT. Это проект Университета Цукубы (Япония), реализуемый при поддержке Организации по изучению высокоэнергетичных ускорителей, известной как KEK, Японского научно-исследовательского института по атомной энергии JAERI, расположенного в городе Токай, и компании Мицубиси (Mitsubishi Heavy Industry Co.). В названии проекта буква “i” соответствует первой букве в слове Ibaraki – префектуры, в которой расположены города Цукуба и Токай; последующие буквы “BNCT” являются сокращением от “Boron Neutron Capture Therapy”, что означает “бор-нейтронозахватная терапия”. Создаваемый радиочастотный ускоритель линак, сочетающий в себе RFQ и дрейфовую трубку DTL, предназначен для получения протонного пучка с энергией 8 МэВ и средним током 5 мА.
После запуска ускорителя в конце 2015 г. на нем был получен протонный пучок с током 1 мА. В сентябре 2017 г. достигнуто значение тока протонов в 1 мА, что со слов участников проекта достаточно для начала проведения клинических испытаний методики БНЗТ с применением бериллиевой мишени.
3. NUANS. NUANS означает ускорительный источник нейтронов Университета Нагоя (Nagoya University Accelerator-driven-Neutron Source). В Университет Нагоя (Япония) бельгийская компания Ion Beam Apllication (IBA), известный производитель циклотронов для протонной терапии и наработки короткоживущих изотопов для позитронно-эмиссионной томографии, поставила в 2015 г. электростатический ускоритель прямого действия Динамитрон, специально разрабатываемый ими с 2005 г. для получения 2,8 МэВ 15 мА протонного пучка. Сообщалось, что при сдаче ускорителя в январе 2016 г. был получен 2,8 МэВ 11 мА протонный пучок. Однако в рабочем режиме работы установки ток протонного пучка был значительно ниже и только в августе 2017 г. достиг значения 2 мА. Для генерации нейтронов предполагается использовать литиевую мишень, но пока командой исследователей еще не получено разрешение на генерацию нейтронов.
4. nuBeam. Это проект Европейского Союза, предусматривающий изготовление для клиники Университета Хельсинки (Финляндия) высоковольтного электростатического ускорителя прямого действия с энергией 2,6 МэВ и током протонов 30 мА. Изготовить ускоритель, называемый HyperionTM, взялась компания Neutron Therapeutics (США), основанная в ноябре 2015 г. Во вновь созданной компании предполагается использовать технологии, отработанные ранее в обанкротившихся компаниях GT Advanced Technology и Twin Creeks Technologies.
5. NCC-CICS. Это проект компании CICS (Cancer Intelligence Care Systems) для Национального онкологического центра (National Cancer Center). В самом центре Токио на территории онкологического центра было разрушено здание и на его месте возведено новое, в котором предполагается проведение БНЗТ. Радиочастотный ускоритель линак на энергии 2,5 МэВ и ток 20 мА изготовила и установила компания AccSys Technology, Inc. (Калифорния, США), дочернее предприятие компании Hitachi, В конце 2016 г. ускоритель был запущен и на нем получен пучок протонов с током 12 мА. В течение 2017 г. смонтировали систему формирования пучка нейтронов и проводили испытания нейтроногенерирующей литиевой мишени. Несмотря на то, что ток протонов не удалось довести до проектного и то, что время эксплуатации литиевой мишени оказалось меньше проектного, коллектив исследователей и врачей намерен приступить к лечению больных в 2018 г., устанавливая для каждого больного новую мишень.
6. i-BNCT. Это проект Института ядерной физики СО РАН. В проекте, предложенном в 1998 г., были предложены решения, которые позволят получить терапевтический пучок нейтронов, в наибольшей степени удовлетворяющий требованиям БНЗТ. Для получения протонного пучка был предложен новый тип ускорителя заряженных частиц – ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией, для генерации нейтронов было предложено применить литиевую мишень, создание которой в то время казалось проблематичным. За 20 лет реализации проекта в институте было проведено множество научных исследований, осуществлена модернизация ускорителя и мишени. На ускорителе получен протонный пучок с энергией 2 МэВ и током более 6 мА, что достаточно для проведения терапии.
Маловероятно, что кто-то дочитает это до конца, но все равно спасибо за внимание.
