Первые исследования воздействия ионизирующего излучения на живые организмы в нашей стране были проведены еще в 1950-е гг. по инициативе И.В. Курчатова в специально созданном для этого радиобиологическом отделе. Сегодня в НИЦ «Курчатовский институт» сформирована уникальная инфраструктура, охватывающая практически все направления ядерной медицины, производство радиоизотопов и радиофармпрепаратов, диагностику и лучевую терапию.
Ядерно-физические методы диагностики позволяют отслеживать движение короткоживущих радиоактивных изотопов в ходе метаболизма, усвоения определенных субстанций организмом на тончайшем клеточном уровне. Помимо диагностики ядерная медицина открывает новые эффективные методы лучевой терапии, основанные на адресной доставке к больному органу контейнера с радиоактивным изотопом или облучении пучком частиц.
Однако остаются и проблемы, связанные с лучевой нагрузкой, которая может быть опасна не только для пациента, но и для окружающих. Как их решить? Станет ли ядерная медицина альтернативой нынешних методов терапии и диагностики? Удастся ли победить рак? Об этом — наш разговор с Рамизом Автандиловичем Алиевым, начальником лаборатории радионуклидов и радиофармпрепаратов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий, кандидатом химических наук.
— В своей лаборатории вы проводите не только фундаментальные, но и прикладные исследования. Мало того, у вас даже ведется прием пациентов. Это так?
— Прием пациентов, конечно, ведется не в нашей лаборатории. Мы занимаемся исследованиями, а вот пациентов принимают наши коллеги-врачи на другом этаже. По сути, это настоящее медицинское учреждение со всеми необходимыми лицензиями.
— Чем же конкретно вы занимаетесь?
— Наша лаборатория радионуклидов и радиофармпрепаратов — небольшая и состоит в основном из молодых ученых. Мы разрабатываем методы получения новых радионуклидов, которые перспективны для ядерной медицины. Речь идет о применении тех или иных радиоактивных препаратов для диагностики и терапии. Для того чтобы все это реализовать, нам нужны радиоактивные изотопы. От свойств радионуклидов (как основной части радиофармпрепарата) во многом зависит, для чего препараты будут применяться — для диагностики или лечения. Хотя и то и другое может быть очень разным.
— Но речь идет именно об онкологии?
— Ядерно-физические методы — «золотой стандарт» в диагностике и лечении онкологических, кардиологических и других заболеваний. Но в первую очередь это борьба с раком. Онкология — это множество разновидностей заболеваний, которые могут протекать неодинаково у разных людей.
— Врачи говорят, что нет двух одинаковых раков.
— Да, это правда. Поэтому для того, чтобы бороться с раком, нужны подходы во многом персонализированные. Соответственно, и радионуклиды тоже нужны с разными периодами полураспада, разными химическими свойствами, типами и энергией частиц, которые они испускают. У нас в Курчатовском институте есть целый ряд установок, которые могут быть использованы в том числе и для производства радионуклидов. Даже циклотрон, который работает, если не ошибаюсь, с 1947 г.
— Но он работает хорошо?
— Отлично работает. Конечно, он был модернизирован, это уже не та машина, которую в свое время проектировал И.В. Курчатов. Тем не менее она надежно работает много лет, в том числе и на медицину. У нас команда циклотрона раз в неделю производит, например, йод-123, который после определенной переработки на расположенном неподалеку заводе «Медрадиопрепарат» идет в клиники города. Потребность в этом изотопе в регионе закрывает именно Курчатовский институт. А наша задача — заниматься исследованиями: искать новые изотопы, новые методы их получения, изучать их. Мы смотрим за горизонт, стараемся опережать нынешние знания и надеемся, что часть из того, чем мы сейчас занимаемся, станет востребованной завтра.
— Вы сказали, что по йоду-123 мы закрываем потребности здравоохранения. А по каким-то другим препаратам есть дефицит?
— Я бы не сказал, что у нас в стране большой дефицит по радиоактивным изотопам. Наша история как раз обратная: на экспорт идет довольно много радиоактивных изотопов. Ядерный комплекс у нас в стране всегда был передовым, хотя с ядерной медициной в разные годы бывало по-разному.
В 2008 г. инициативная группа именно Курчатовского института обосновала перед руководством страны необходимость экстренного возрождения ядерной медицины в России. Тема тогда получила широкий общественный резонанс, и благодаря М.В. Ковальчуку и Е.П. Велихову дело сдвинулось с мертвой точки. Сейчас, насколько я знаю, и для внутренних потребностей у нас налажено производство наиболее распространенных изотопов, таких как технеций, йод-123 или йод-131, различных короткоживущих изотопов — например, фтора-18, который применяется для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ-КТ). Основной препарат здесь — фтор-дезоксиглюкоза, меченная фтором-18. Это широко распространенный препарат, похожий на глюкозу. У него часть этапов метаболизма — как у глюкозы, но в какой-то момент он идет своим путем, что позволяет ему накапливаться в тех клетках, где метаболизм быстрее, в частности в раковых. Это очень распространенная сегодня диагностическая процедура, надежная и относительно безопасная. За что мы вообще любим ядерную медицину и конкретно ПЭТ-КТ? Это функциональный метод. Он показывает не анатомию, а физиологию. Анатомически злокачественная и доброкачественная опухоль могут выглядеть одинаково. В рентгеновском диапазоне мы их внешне различить не можем. А вот используя молекулярную визуализацию, то есть процессы взаимодействия на молекулярном уровне, мы очень четко видим, что они различаются. Мы видим, как функционируют та или иная ткань или орган. Поэтому метод считается высокоточным. Это не значит, конечно, что его надо использовать как массовый скрининг. Он используется только по показаниям.
— Хочется услышать о ваших уникальных разработках или, может быть, идеях таких разработок.
— Например, мы сейчас пытаемся разрабатывать методы получения
достаточно редких изотопов для медицины. Последняя
наша работа была по тербию-149. Это очень интересный, на мой
взгляд, изотоп: у него много разных видов частиц испускается
при распаде. Он интересен в частности тем, что это
альфа-излучатель. А альфа-частицы мы все предпочитаем для
применения в медицине. Если, скажем, сравнить
альфа-частицу с бета-частицей, то есть с электроном, —
это как шар для боулинга и шар для пинг-понга. Разница
заметная. Так вот, эта большая и тяжелая альфа-частица —
очень мощный
поражающий фактор, который на коротких расстояниях убивает
раковые клетки.
— Но ведь не только раковые...
— Да, не только раковые. Но тут уже вопрос правильной адресной доставки. И тербий испускает необходимые нам альфа-частицы. Существует не так много радиоизотопов, которые могут это делать, и при этом имеют подходящий период полураспада и нужные химические свойства. К тому же там есть еще несколько видов распада. В частности, испускание позитронов, когда на выходе мы имеем гамма-кванты. А это значит, что его можно использовать еще и для визуализации в виде композиций с другими изотопами тербия, которые могут быть применены как диагностические препараты. Это многофункциональная вещь, очень перспективная для медицины.
— Знаю, вы много сотрудничаете с физиками из Дубны.
— Да, коллеги из Дубны принимали участие в этой работе. У них есть технологии изготовления тонких мишеней, которые используются для получения новых сверхтяжелых химических элементов. Мы видим, как технологии, которые были придуманы для фундаментальных целей, сегодня все чаще находят применение в медицинской практике. Тут важна та ядерная физическая основа, на которой зиждется все остальное. Конечно, нужна дальнейшая клиническая проверка, но уже ясно, что это очень эффективный изотоп. Организация, которая продвинулась дальше всего в этой области, — это CERN в Европе. Мы тоже включились в эту тему, и наш метод здесь имеет определенные преимущества перед тем, что делают западные коллеги.
— Чем же он отличается?
— Он принципиально иной. У них используются протоны очень высоких энергий порядка гигаэлектронвольта, когда облучают массивную мишень, которая дальше разогревается до высоких температур, и в результате оттуда вылетают продукты ядерных реакций, дальше поступающие в масс-сепаратор. Таким образом можно выделить прицельно 149-ю массу. А мы идем другим путем, используя реакции под действием гелия-3 на нашем ускорителе, а в перспективе думаем использовать реакции с альфа-частицами. Отличие нашего метода в том, что мы можем наработать гораздо больше. Хотя они получают гораздо чище. Тут есть свои плюсы и минусы. Отличие еще и в том, что наш ускоритель значительно проще, чем установка в CERN.
— Это хорошо?
— Это хорошо, потому что метод должен быть масштабируемым.
Ведь исторически все развивалось именно так: возникала
интересная идея, под которую начинали строить десятки,
иногда сотни циклотронов. Относительно того же фтора-18
было очень много скептиков, которые считали, что это
утопия: нельзя в каждую клинику поставить циклотрон, сделав
сложные соединения с изотопом, у которого
период полураспада — два часа. А теперь это рутина и таких
ускорителей, как и аппаратов ПЭТ-КТ, — уже несколько сотен, и
клиник, в которых они установлены, множество.
— Ученые всего мира тратят огромные усилия на разработку новых методов борьбы с раком, но победить его пока не могут, потому что нет понимания природы процессов, которые происходят в опухолевой клетке. Нужны какие-то принципиально новые подходы?
— Насколько я понимаю, здесь проблемы в основном генетические, в первую очередь мутации, которые приводят к неконтролируемому росту опухолевых клеток. Если из этого исходить, то логично искать методы генетического характера. И сейчас в это вкладываются огромные средства, в том числе и в России. Создаются новые комплексы — в частности, в нашем институте, — которые занимаются генетическими исследованиями. Сейчас наблюдается экспоненциальный рост в этой сфере, потому что здесь сходится все — и новые методы, и новые суперкомпьютеры, и технологии. Всего этого не было еще пять или десять лет назад. Это не значит, что классические методы типа химиотерапии или хирургии уйдут в прошлое. Они, конечно, тоже останутся, по крайней мере еще долго. Но я думаю, что должен произойти качественный переход на молекулярно-генетический уровень. Сегодня в целом рак перестает быть смертным приговором. Многие его виды успешно лечатся.
— К сожалению, многие препараты, которыми лечат рак, оказались кардиотоксичными, и очень часто осложнениями такой терапии становятся инфаркты и инсульты. Пациента лечат от рака, а умирает он от лечения.
— Да, любой способ лечения таких болезней, как рак, довольно тяжелый. И химиотерапия, и радиотерапия наносят вред организму. Здесь в каждом конкретном случае решает лечащий врач, который оценивает, от чего риски больше. Должен быть найден некий баланс. Существуют определенные протоколы, по которым проводятся все эти процедуры. В целом это безопасно, ведь ядерно-медицинские методы диагностики не дают серьезных лучевых нагрузок на организм. Причем дозы пациенты получают не за счет введения радиофармпрепарата, а за счет компьютерной томографии, которая делается одновременно.
— Но, скажем, сцинтиграфия, или сканирование, костей скелета с введением препарата технеция-99 требует изоляции такого пациента на двое-трое суток, потому что он излучает и опасен для окружающих.
— Думаю, это чрезмерные меры предосторожности. У технеция-99 период полураспада — шесть часов, и уже через несколько периодов его активность небольшая и излучение мягкое. Технеций в этом смысле — хороший выбор. Хотя, конечно, все, что рекомендуют врачи, надо обязательно соблюдать. Кстати, поначалу к нему тоже было скептическое отношение, но сейчас 90% процедур в ядерной медицине — это технеций. А есть более жесткие вещи — тот же йод-131. Сейчас это терапевтический препарат. Там жесткое гамма-излучение, восемь дней период полураспада и большие дозировки при терапии. Человека надо изолировать. Для этого используются так называемые горячие койки.
— Это ведь целая проблема.
— Конечно, потому что нужны специально оборудованные палаты в больницах. В Москве такие существуют. Там обеспечен полный цикл со сбором всех отходов жизнедеятельности и выдержкой до окончания распада. Но не везде такое возможно. Поэтому проблема, конечно, существует.
— Рамиз Автандилович, разрабатывая новые радиофармпрепараты, вы же наверняка думаете и об их максимальной безопасности?
— Конечно. Существует множество разных подходов, чтобы сделать их применение более безопасным. Например, пытаются манипулировать со скоростью выведения препарата из организма, с молекулярной массой, чтобы препарат быстрее вводился, фармакокинетикой, гидрофобностью молекул и т.д. Есть разные способы сделать подход более щадящим. Думаю, это направление тоже будет интенсивно развиваться.
— Насколько я поняла, исследования, которыми вы занимаетесь,
невозможны вне стен Курчатовского института. Это
правда?
— Да, потому что здесь создан уникальный научный центр, в котором есть необходимые ускорительные установки. А сейчас у нас вводятся в строй новые комплексы с самым современным оснащением. Вместе с надежными установками предыдущего поколения они составят отличный фундаментальный и практический задел. Я вообще считаю глубоко символичным то, что наши «старички» продолжают работать на благо человечества. Когда создавалась первая советская атомная бомба, еще было не вполне понятно, как нарабатывать для нее ядерную начинку. Один из заместителей И.В. Курчатова И.К. Кикоин предложил диффузионный метод разделения изотопов урана Кто бы мог тогда подумать, что это не только значительно ускорит создание в нашей стране ядерного оружия, но и станет основой такого важнейшего направления современной диагностики и терапии, как ядерная медицина, которая спасла многие жизни?!
— Как вы считаете, человечеству удастся победить рак?
— Да, конечно, удастся. Но мы побеждаем одно — возникает другое. Мы сейчас все это прекрасно видим на примере новой коронавирусной инфекции. Мы живем в постоянно меняющемся мире. Мутируют, эволюционируют, исчезают и появляются новые организмы — и большие, и малые. И этот процесс будет продолжаться всегда, и мы будем искать ответы на новые вызовы. Собственно, в этом и есть одна из важнейших целей занятий наукой.
Беседовала Наталия Лескова
