В наукограде Троицке более 20 лет работает линейный ускоритель протонов с одноимпульсным режимом излучения, аналогов которому нет в мире. Чрезвычайно высокая интенсивность излучения оказалась полезной для медицины, и сегодня в Институте ядерных исследований (ИЯИ РАН) ученые работают с раковыми клетками, облучая их в ультра-флеш-режиме, впервые позволяющем подвести всю дозу облучения к опухоли за 100 мкс.

«Научная Россия» побывала на экскурсии в Институте ядерных исследований РАН. Подробнее об ультра-флеш-терапии раковых клеток, доступной только в России, получении медицинских радиоизотопов и работе линейного ускорителя ИЯИ РАН ― в нашем материале!

Институт ядерных исследований был основан в 1970 г. по инициативе отделения физических наук Академии наук СССР для изучения нейтрино. Протяженность линейного ускорителя, открытого в 1993 г., составляет 500 м.

«Это пример мегаустановки, которая не ограничивается одним зданием или помещением. У нас работает самый большой действующий линейный ускоритель протонов в Евразии. <…> В числе наших фундаментальных задач ― исследование свойств различных материалов с помощью работы на нейтронных источниках излучения, изучение и развитие протонной флеш-терапии для лечения онкологических заболеваний и многое другое. К прикладным задачам можно отнести исследование влияния радиации на микроэлектронику, наработку медицинских изотопов для позитронно-эмиссионной томографии», ― рассказал кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией пучка отдела ускорительного комплекса ИЯИ РАН Сергей Александрович Гаврилов.

В институте с помощью линейного ускорителя получают радионуклиды для ядерной медицины: стронций–82, палладий–103, олово–117m, германий–68, натрий–22, кадмий–109. Здесь же работает комплекс протонной терапии. Пучки от ускорителя доставляются напрямую в процедурный кабинет: канал протонов, находящийся в конце ускорителя, позволяет выводить протоны с переменной энергией до 600 МэВ и интенсивностью до 100 нА.

Импульсный источник нейтронов, изотопный комплекс и комплекс протонной терапии на базе линейного ускорителя протонов ИЯИ РАН ― единственный научный комплекс подобного типа в России и Евpо-Азиатском pегионе.

«Самый перспективный изотоп, который мы можем получать здесь в больших количествах ― актиний–225. Этот изотоп испускает тяжелые альфа-частицы, имеющие большую энергию. Доставляя его в конкретную больную раковую клетку, мы можем уничтожить ее. Это новое направление. С помощью нашего ускорителя можно получать огромное количество этого изотопа ― в таких количествах его не получают нигде в мире», ― прокомментировал заведующий Радиоизотопным комплексом ИЯИ РАН Борис Леонидович Жуйков.

Заведующий Радиоизотопным комплексом ИЯИ РАН Борис Леонидович Жуйков. Фото Елены Либрик, «Научная Россия».

Заведующий Радиоизотопным комплексом ИЯИ РАН Борис Леонидович Жуйков. Фото Елены Либрик, «Научная Россия».

 

Скорость частиц на ускорителе достигает релятивистских скоростей: десятых долей от скорости света, а энергия измеряется десятками МэВ.

«Такие скорости в обычной жизни вокруг себя мы не наблюдаем. Сегодняшний уровень технологий не позволяет макроскопическим телам достигать таких скоростей», ― пояснил С.А. Гаврилов.

Крайне высокая интенсивность излучения ускорителя ИЯИ РАН оказалась полезной не только для фундаментальных задач физики и химии, но и для практической медицины. Эксперименты ученых по облучению клеток раковых опухолей протонами с помощью ультра-флеш-метода уже дают многообещающие  результаты. Ускоритель позволяет подвести всю дозу в 40–50 Гр за 100 мкс, в 5 тыс. раз быстрее, чем в обычном флеш-режиме. При таком ультракоротком облучении нормальные клетки повреждаются в 5–6 раз меньше, чем при обычной лучевой терапии.

Ультра-флеш-терапия подействовала даже на радиорезистентную опухоль.

«Лучевое повреждение в виде апоптоза радиорезистентных опухолевых клеток оказалось в 1,5–2 раза сильнее, чем нормальных, что позволяет говорить, что ультра-флеш-терапия адресно воздействует на больные клетки, сохраняя при этом окружающие их нормальные клетки», ― рассказали в пресс-службе института.

Новый метод ультра-флеш-терапии на текущий момент доступен только в ИЯИ РАН. «Подобных ускорителей с одноимпульсным режимом излучения нет больше нигде в мире», ― пояснил главный научный сотрудник ИЯИ РАН Сергей Всеволодович Акулиничев.

По словам ученого, главная задача на ближайшее время ― набрать статистику по экспериментам, связанным с ультра-флеш-терапией и, пройдя все необходимые этапы, прийти к клиническим испытаниям с привлечением добровольцев.

Исследования ультра-флеш-терапии онкологических заболеваний в ИЯИ РАН проводятся за счет гранта от Российского научного фонда.