Частицы целого: в РФ представили инновационный метод терапии глубоких опухолей

Российские ученые внедрили новые технологии лечения раковых заболеваний и изучения старинных предметов. Они основаны на применении мегаустановок — источников синхротронного и нейтронного излучений, сеть которых развивают в стране. Об этом на заседании президиума Российской академии наук рассказали ведущие ученые Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». Также эту научно-исследовательскую инфраструктуру используют для создания новых лекарств, систем защиты от радиоактивных загрязнений и других прорывных разработок. В настоящее время в России модернизируют и строят сразу несколько таких установок.

Новые технологии для лечения рака

Инновационная технология лечения глубоко расположенных злокачественных опухолей основана на адронной терапии — методе лучевого лечения, при котором вместо рентгеновского или гамма-излучения используются адроны — тяжелые заряженные частицы. В их числе — протоны, а также ионы углерода, гелия и других элементов. Ключевое преимущество такого подхода заключается в том, что основная часть энергии высвобождается непосредственно в области опухоли, что позволяет эффективно воздействовать на новообразование при минимальном повреждении окружающих здоровых тканей. Об этом на заседании президиума Российской академии наук, посвященном развитию синхротронных и нейтронных исследований в России, сообщила директор НИЦ «Курчатовский институт» Юлия Дьякова. Заседание состоялось во вторник, 30 июня.

«Сейчас мы делаем адронную терапию доступной. В частности, в рамках создания онкоофтальмологического комплекса проекта «ОКО» разработаны технологии облучения протонами для сложных случаев. Например, предложена система для облучения глаза, которая учитывает его движение. Этот проект реализуют на базе Международного центра нейтронных исследований реактора ПИК в Гатчине», — рассказала она.

Другой блок — Центр ионной лучевой терапии на базе ускорителя У-70 в Протвино, который планируют запустить в этом году. В нем будет работать сразу несколько медицинских кабин. В частности, одна установка дает возможность настраивать пучок ионов по форме опухоли, а вторая — «карандашный», который позволяет как бы поэтапно зачеркивать опухоль, добавила Юлия Дьякова.

Как отметил президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук, реализация таких прорывных методов стала возможной благодаря развитию сети ускорительных комплексов класса мегасайенс. Это огромные и дорогостоящие научно-исследовательские установки, с помощью которых специалисты получают возможность изучать материалы на уровне отдельных атомных структур. В настоящее время в разных регионах России создают и модернизируют сеть таких установок.

«Современные приборы позволяют наблюдать структуру вещества с точностью до сотых долей ангстрема. Но они определяют лишь конечное расположение атомов, а нужно подсмотреть у природы, как она привела атомы в это состояние. Если мы сможем это зафиксировать, то выйдем на новый технологический уровень», — подчеркнул ученый.

Как с помощью мегаустановок изучают древние артефакты

Также о применении синхротронных и нейтронных методов для изучения древних артефактов и других объектов культурного наследия рассказала заместитель директора по научной работе НИЦ Екатерина Яцишина. Так, специалисты изучили конгломерат артефактов возрастом более 1 тыс. лет, найденных в «Черной могиле» — кургане, расположенном под Черниговом.

«Методами нейтронной и компьютерной томографии специалисты, не разрушая структуру объектов, смогли определить детали конской упряжи, прочитали надпись на рукоятке меча. Самым удивительным стало открытие уникального варварского скипетра, его 3D-модель удалось напечатать специалистам Курчатовского института. Оказалось, что это не боевое оружие, как предполагали ранее, а символ власти знатного человека. Аналоги этих изделий встречаются в погребениях эпохи викингов X века в Великобритании», — сообщила она.

Также в рамках цикла исследований совместно с Институтом археологии РАН были изучены ювелирные древнерусские технологии XI–XII веков, в том числе такая тонкая техника, как зернь, добавила Екатерина Яцишина. В результате специалисты установили важные нюансы технологий, в том числе состав так называемого невидимого припоя.

О том, как синхротронные источники позволяют создавать новые лекарственные препараты и средства высокоточной диагностики, рассказал и научный руководитель Федерального исследовательского центра Биотехнологии РАН академик Владимир Попов. В частности, ученые сконструировали флуоресцентные белки-маркеры, которые помогают наблюдать за молекулярными процессами в живых клетках.

Руководитель отделения «Институт проблем лазерных и информационных технологий — Шатура» НИЦ «Курчатовский институт» академик Александр Шкуринов сообщил о создании первой в мире уникальной установки, которая синхронно генерирует сразу несколько типов излучения — рентгеновское и терагерцевое, а также поток электронов. При этом полученные импульсы имеют длительность менее 100 фемтосекунд при частоте повторения до 100 кГц.

«Такой электронный пучок уже показал свою эффективность в медицине. Например, эксперименты на клетках меланомы подтвердили, что воздействие фемтосекундным электронным излучением может быть более результативным по сравнению с традиционным гамма-облучением», — уточнил ученый.

О применении синхротронных технологий в радиохимии рассказал вице-президент РАН, завкафедрой радиохимии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова академик Степан Калмыков. По его словам, с помощью этих методов ученые впервые обнаружили, что плутоний может существовать в особой промежуточной форме. В такой форме элемент длительное время сохраняет подвижность и растворимость, что позволяет ему переноситься с водными потоками и распространяться в окружающей среде. Это открытие дает возможность точнее прогнозировать поведение радиоактивных веществ после аварий, утечек и других техногенных инцидентов.

Кроме того, отметил ученый, синхротронная диагностика уже используется при разработке технологий безопасного обращения с радиоактивными отходами, а также при создании новых радиофармацевтических препаратов.