Нейтрон-захватная терапия

Нейтрон-захватная терапия, или нейтронозахватная терапия (англ. Neutron Capture Therapy) — метод радиотерапии. Метод лечения рака с использованием реакций, возникающих между радиочувствительными медикаментами и нейтронами. При этом в опухоли предварительно накапливают бор, гадолиний (в эксперименте кадмий), что повышает её чувствительность к нейтронному излучению. Затем опухоль облучают потоком тепловых нейтронов. В онкологических клиниках уже применяется терапия на основе бора (Boron Neutron Capture Therapy). Остальные варианты находятся в фазе экспериментов.

Основные сведения

В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с большим выделением энергии в клетке, что приводит к её уничтожению. Бор (точнее, стабильный изотоп бор-10) поглощает нейтроны очень эффективно: сечение поглощения тепловых нейтронов 3837 барн, в то время как сечение поглощения нейтронов большинством элементов — порядка единиц барн.

В результате поглощения нейтрона бором-10 образуется возбужденное ядро бора-11, которое за 10⁻¹² секунды распадается на ядро лития-7 и альфа-частицу, разлетающиеся с большой энергией. В 6 % случаев их суммарная энергия 2,8 МэВ, а в 94 % — 2,3 МэВ, поскольку 0,48 МэВ выносится гамма-квантом. Эти заряженные частицы быстро тормозятся: ядро лития на длине 5 мкм, альфа-частица на 7 мкм. Поскольку размер клетки порядка 10 мкм, то видно, что 80 % энергии ядерной реакции выделяется именно в той клетке, которая содержала ядро бора, поглотившего нейтрон.

Нейтронозахватная терапия более безопасна, чем стандартная рентгенотерапия. Однако этот вид лечения находится в фазе развития и имеет свои ограничения.

История

Идея былa сформулирована в 1936 году американским рентгенологом Locher. Независимо, в конце 40-х годов в СССР, А. Т. Качугиным было предложено использование противоопухолевых медикаментов, действующих по нейтронзахватному принципу. В 1950-е годы в СССР проводилось первое экспериментальное лечение онкологических больных. В 1960-е годы разработка моделей терапии была проведена в Обнинском радиологическом центре и в Институте биофизики (Ю. С. Рябухин, Ф. С. Баранова, Н. А. Васильева, В. А. Успенский, Э. Ф. Филин).

Исследования получили развитие в США и Японии.

В Японии базовые исследования по нейтрон-захватной терапии были начаты в 1959 году проф. Миякава Т. (отделение радиологии Клиники Токийского университета), Ватанабэ Н. и др., а в 1968 году проф. Хатанака Х. (медицинский факультет Университета Тэйкё) впервые в Японии осуществил радиотерапию с применением реактора производства «Хитачи» (HTR). Затем на этом реакторе было проведено 13 клинических испытаний по лечению злокачественных образований головного мозга с применением соединений бора, который отличается выдающимися свойствами избирательного накопления в раковых клетках.

К 1989 году было проведено около 100 клинических испытаний по лечению злокачественных опухолей мозга, а с 1993 года — экспериментальное лечение 61 пациента на реакторе KUR. Японским ученым удалось повысить эффективность метода за счет применения эпитермальных нейтронов, обладающих высокой энергией и способных проникать в глубоко расположенные опухоли. Кроме того, применение двух соединений бора, отличных по своим качествам, позволяет аккумулировать большой объем этого вещества в опухоли. Также внедрено компьютерное моделирование объема нейтронных лучей.

В настоящее время в Японии действует два реактора «медицинского назначения» — KUR, принадлежащий Университету Киото, и JRR, который находится в ведении Японского агентства по атомной энергии. Громоздкость необходимого оборудования не позволяет применять данный метод в обычных клиниках, но с 2009 года в НИИ при реакторе Университета Киото ведутся эксперименты на животных с использованием малогабаритного циклотронного ускорителя для проведения бор-нейтрон захватной терапии.

Этот вид терапии уже применяется для лечения опухолей мозга. В ИЯФ им. Г. И. Будкера в 2007 году был создан нейтронный источник для проведения экспериментов по бор-нейтронозахватной терапии.

Исследования Нейтрон-захватной терапии ведутся на горизонтальных экспериментальных каналах реактора ИРТ в МИФИ (НИЯУ МИФИ) совместно с Российским онкологическим научным центром имени Н. Н. Блохина и ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА России (правопреемник ГНЦ ИБФ). Показана эффективность терапии на собаках со спонтанными опухолями.

Традиционно для нейтрон-захватной терапии применяют изотоп бора-10.

Гадолиний

Наилучшей способностью к захвату нейтронов обладает 157-й изотоп гадолиния, а ядерная реакция, происходящая при захвате нейтрона, сопровождается сильным радиоактивным излучением. Казалось бы, идеальный кандидат для нейтрон-захватывающей терапии. Однако существует ряд проблем, делающих его использование почти невозможным:

1. Гадолиний — это тяжёлый элемент. Его токсичность сопоставима с токсичностью ртути, мышьяка и кадмия. Для введения в организм его химическая токсичность должна быть устранена, и он может быть использован только в очень малых концентрациях.
2. Длительность облучения при нейтрон-захватной терапии может достигать 4 часов и более. И в течение всего этого времени необходимо удерживать весь гадолиний внутри опухоли, для её максимального поражения, что очень трудно из-за наличия кровообращения.
3. Требуемая концентрация гадолиния имеет определённый объем, и зачастую его просто невозможно ввести в опухоль. Он там просто не поместится.

Идеи использования магнитных наночастиц для повышения клинической эффективности лекарств основаны на том, что вещества, созданные с помощью нанотехнологических подходов, отличаются по своим физико-химическим свойствам от соединений, полученных в традиционной лекарственной форме. Магнитные наночастицы можно позиционировать с помощью магнитного поля, а также бесконтактно управлять их перемещением в органах и тканях за счет воздействия внешнего магнитного поля. Клетки-фагоциты транспортируют магнитные наночастицы в «ткани-мишени», а магнитное поле дополнительно фокусирует и локализует зону терапевтического воздействия.

См. также

• Качугин, Анатолий Трофимович

Литература

• Бекман И. Н. [profbeckman.narod.ru/MED7.htm Лекция 7. Лучевая терапия] // [profbeckman.narod.ru/MED.htm Курс лекций «Ядерная медицина»]. — М.: МГУ, 2006.
• Орлов П. [www.atomic-energy.ru/articles/2010/11/02/15795 Нейтроны вместо скальпеля] (рус.) // Аргументы Недели : газета. — М., 22 ноября 2011. — № 37 (278).
• Zimmermann R. [bbs.chinanm.org.cn/UpFile/UpAttachment/2012-5/201251517171.pdf Nuclear Medicine. Radioactivity for Diagnosis and Therapy] = La Médecine nucléaire. La radioactivité au service du diagnostic et de la thérapie. — Лез-Юлис: EDP Sciences, 2007. — P. 99-102. — 173 p. — ISBN 978-2-86883-962-6.

Ссылки

• [web.mit.edu/nrl/www/bnct/info/description/description.html The Basics of Boron Neutron Capture Therapy] // MIT Nuclear Reactor Laboratory  (англ.)
• [www.cancerresearchuk.org/about-cancer/type/brain-tumour/treatment/whats-new-for-brain-tumours-research#bnct Boron neutron capture therapy for brain tumours] / Brain tumour research // Cancer Research UK  (англ.)
• [www.virtualtrials.com/pdf/bnct2.pdf Boron neutron capture therapy of brain tumors: clinical trials at the Finnish facility using boronophenylalanine] / Journal of Neuro-Oncology 62: 123–134, 2003.
• [www.thetcr.org/article/view/1119/html Boron neutron capture therapy for brain tumors] / Translational Cancer Research, Vol 2, No 2 (April 2013) doi: 10.3978/j.issn.2218-676X.2013.04.11
• Статья в Компьютерре [www.computerra.ru/science/532140/ часть 1] [www.computerra.ru/science/532948/ часть 2] О бор-нейтронозахватной терапии рассказывает сотрудник ИЯФ им. Г. И. Будкера Сергей Таскаев (2010).

Отрывок, характеризующий Нейтрон-захватная терапия

Пьер проснулся 3 го сентября поздно. Голова его болела, платье, в котором он спал не раздеваясь, тяготило его тело, и на душе было смутное сознание чего то постыдного, совершенного накануне; это постыдное был вчерашний разговор с капитаном Рамбалем.
Часы показывали одиннадцать, но на дворе казалось особенно пасмурно. Пьер встал, протер глаза и, увидав пистолет с вырезным ложем, который Герасим положил опять на письменный стол, Пьер вспомнил то, где он находился и что ему предстояло именно в нынешний день.
«Уж не опоздал ли я? – подумал Пьер. – Нет, вероятно, он сделает свой въезд в Москву не ранее двенадцати». Пьер не позволял себе размышлять о том, что ему предстояло, но торопился поскорее действовать.
Оправив на себе платье, Пьер взял в руки пистолет и сбирался уже идти. Но тут ему в первый раз пришла мысль о том, каким образом, не в руке же, по улице нести ему это оружие. Даже и под широким кафтаном трудно было спрятать большой пистолет. Ни за поясом, ни под мышкой нельзя было поместить его незаметным. Кроме того, пистолет был разряжен, а Пьер не успел зарядить его. «Все равно, кинжал», – сказал себе Пьер, хотя он не раз, обсуживая исполнение своего намерения, решал сам с собою, что главная ошибка студента в 1809 году состояла в том, что он хотел убить Наполеона кинжалом. Но, как будто главная цель Пьера состояла не в том, чтобы исполнить задуманное дело, а в том, чтобы показать самому себе, что не отрекается от своего намерения и делает все для исполнения его, Пьер поспешно взял купленный им у Сухаревой башни вместе с пистолетом тупой зазубренный кинжал в зеленых ножнах и спрятал его под жилет.
Подпоясав кафтан и надвинув шапку, Пьер, стараясь не шуметь и не встретить капитана, прошел по коридору и вышел на улицу.
Тот пожар, на который так равнодушно смотрел он накануне вечером, за ночь значительно увеличился. Москва горела уже с разных сторон. Горели в одно и то же время Каретный ряд, Замоскворечье, Гостиный двор, Поварская, барки на Москве реке и дровяной рынок у Дорогомиловского моста.
Путь Пьера лежал через переулки на Поварскую и оттуда на Арбат, к Николе Явленному, у которого он в воображении своем давно определил место, на котором должно быть совершено его дело. У большей части домов были заперты ворота и ставни. Улицы и переулки были пустынны. В воздухе пахло гарью и дымом. Изредка встречались русские с беспокойно робкими лицами и французы с негородским, лагерным видом, шедшие по серединам улиц. И те и другие с удивлением смотрели на Пьера. Кроме большого роста и толщины, кроме странного мрачно сосредоточенного и страдальческого выражения лица и всей фигуры, русские присматривались к Пьеру, потому что не понимали, к какому сословию мог принадлежать этот человек. Французы же с удивлением провожали его глазами, в особенности потому, что Пьер, противно всем другим русским, испуганно или любопытна смотревшим на французов, не обращал на них никакого внимания. У ворот одного дома три француза, толковавшие что то не понимавшим их русским людям, остановили Пьера, спрашивая, не знает ли он по французски?
Пьер отрицательно покачал головой и пошел дальше. В другом переулке на него крикнул часовой, стоявший у зеленого ящика, и Пьер только на повторенный грозный крик и звук ружья, взятого часовым на руку, понял, что он должен был обойти другой стороной улицы. Он ничего не слышал и не видел вокруг себя. Он, как что то страшное и чуждое ему, с поспешностью и ужасом нес в себе свое намерение, боясь – наученный опытом прошлой ночи – как нибудь растерять его. Но Пьеру не суждено было донести в целости свое настроение до того места, куда он направлялся. Кроме того, ежели бы даже он и не был ничем задержан на пути, намерение его не могло быть исполнено уже потому, что Наполеон тому назад более четырех часов проехал из Дорогомиловского предместья через Арбат в Кремль и теперь в самом мрачном расположении духа сидел в царском кабинете кремлевского дворца и отдавал подробные, обстоятельные приказания о мерах, которые немедленно должны были бытт, приняты для тушения пожара, предупреждения мародерства и успокоения жителей. Но Пьер не знал этого; он, весь поглощенный предстоящим, мучился, как мучаются люди, упрямо предпринявшие дело невозможное – не по трудностям, но по несвойственности дела с своей природой; он мучился страхом того, что он ослабеет в решительную минуту и, вследствие того, потеряет уважение к себе.
Он хотя ничего не видел и не слышал вокруг себя, но инстинктом соображал дорогу и не ошибался переулками, выводившими его на Поварскую.
По мере того как Пьер приближался к Поварской, дым становился сильнее и сильнее, становилось даже тепло от огня пожара. Изредка взвивались огненные языка из за крыш домов. Больше народу встречалось на улицах, и народ этот был тревожнее. Но Пьер, хотя и чувствовал, что что то такое необыкновенное творилось вокруг него, не отдавал себе отчета о том, что он подходил к пожару. Проходя по тропинке, шедшей по большому незастроенному месту, примыкавшему одной стороной к Поварской, другой к садам дома князя Грузинского, Пьер вдруг услыхал подле самого себя отчаянный плач женщины. Он остановился, как бы пробудившись от сна, и поднял голову.
В стороне от тропинки, на засохшей пыльной траве, были свалены кучей домашние пожитки: перины, самовар, образа и сундуки. На земле подле сундуков сидела немолодая худая женщина, с длинными высунувшимися верхними зубами, одетая в черный салоп и чепчик. Женщина эта, качаясь и приговаривая что то, надрываясь плакала. Две девочки, от десяти до двенадцати лет, одетые в грязные коротенькие платьица и салопчики, с выражением недоумения на бледных, испуганных лицах, смотрели на мать. Меньшой мальчик, лет семи, в чуйке и в чужом огромном картузе, плакал на руках старухи няньки. Босоногая грязная девка сидела на сундуке и, распустив белесую косу, обдергивала опаленные волосы, принюхиваясь к ним. Муж, невысокий сутуловатый человек в вицмундире, с колесообразными бакенбардочками и гладкими височками, видневшимися из под прямо надетого картуза, с неподвижным лицом раздвигал сундуки, поставленные один на другом, и вытаскивал из под них какие то одеяния.
Женщина почти бросилась к ногам Пьера, когда она увидала его.
– Батюшки родимые, христиане православные, спасите, помогите, голубчик!.. кто нибудь помогите, – выговаривала она сквозь рыдания. – Девочку!.. Дочь!.. Дочь мою меньшую оставили!.. Сгорела! О о оо! для того я тебя леле… О о оо!
– Полно, Марья Николаевна, – тихим голосом обратился муж к жене, очевидно, для того только, чтобы оправдаться пред посторонним человеком. – Должно, сестрица унесла, а то больше где же быть? – прибавил он.
– Истукан! Злодей! – злобно закричала женщина, вдруг прекратив плач. – Сердца в тебе нет, свое детище не жалеешь. Другой бы из огня достал. А это истукан, а не человек, не отец. Вы благородный человек, – скороговоркой, всхлипывая, обратилась женщина к Пьеру. – Загорелось рядом, – бросило к нам. Девка закричала: горит! Бросились собирать. В чем были, в том и выскочили… Вот что захватили… Божье благословенье да приданую постель, а то все пропало. Хвать детей, Катечки нет. О, господи! О о о! – и опять она зарыдала. – Дитятко мое милое, сгорело! сгорело!
– Да где, где же она осталась? – сказал Пьер. По выражению оживившегося лица его женщина поняла, что этот человек мог помочь ей.
– Батюшка! Отец! – закричала она, хватая его за ноги. – Благодетель, хоть сердце мое успокой… Аниска, иди, мерзкая, проводи, – крикнула она на девку, сердито раскрывая рот и этим движением еще больше выказывая свои длинные зубы.
– Проводи, проводи, я… я… сделаю я, – запыхавшимся голосом поспешно сказал Пьер.
Грязная девка вышла из за сундука, прибрала косу и, вздохнув, пошла тупыми босыми ногами вперед по тропинке. Пьер как бы вдруг очнулся к жизни после тяжелого обморока. Он выше поднял голову, глаза его засветились блеском жизни, и он быстрыми шагами пошел за девкой, обогнал ее и вышел на Поварскую. Вся улица была застлана тучей черного дыма. Языки пламени кое где вырывались из этой тучи. Народ большой толпой теснился перед пожаром. В середине улицы стоял французский генерал и говорил что то окружавшим его. Пьер, сопутствуемый девкой, подошел было к тому месту, где стоял генерал; но французские солдаты остановили его.
– On ne passe pas, [Тут не проходят,] – крикнул ему голос.
– Сюда, дяденька! – проговорила девка. – Мы переулком, через Никулиных пройдем.
Пьер повернулся назад и пошел, изредка подпрыгивая, чтобы поспевать за нею. Девка перебежала улицу, повернула налево в переулок и, пройдя три дома, завернула направо в ворота.