Директор Института ядерных исследований, член-корреспондент РАН Л.В. Кравчук: «Ядерная медицина расширяет наши возможности»
В России немало передовых разработок, в том числе в ядерной медицине. Для их успешного внедрения необходимо выстроить эффективный диалог между представителями науки, власти и бизнеса. Тема построения коммуникаций стала ключевой на V Конгрессе «Инновационная практика: наука плюс бизнес», организаторами которого выступили компания «Иннопрактика» и МГУ имени М.В. Ломоносова. Основная тема мероприятия была поддержана в рамках работы секции «Ядерная медицина в России», одним из докладчиков на которой стал директор Института ядерных исследований Леонид Кравчук.
– Вы представляете Институт ядерных исследований РАН. Вся ваша жизнь в науке связана с этим институтом: более сорока лет назад пришли в качестве инженера, а в последние годы работаете директором. Знаю, что в вашем институте находится крупнейший в Европе линейный ускоритель протонов Московской мезонной фабрики. Что это за машина?
– Наш институт был образован в 1970 году. Скоро ему исполнится полвека. Создан он был по инициативе Академии наук СССР, отделения ядерной физики. Появлению этого института мы обязаны, я бы сказал, провидению Моисея Александровича Маркова, Николая Николаевича Боголюбова и других крупных физиков того времени, которые считали, что исследование материи нужно вести с двух сторон – микромира и макромира. То есть, нужно заниматься как ядерной физикой, которую сейчас мы чаще всего называем физикой частиц, так и астрофизикой. И у нас действительно были созданы такие установки, которые позволяли эти исследования вести.
Была создана первая в мире специализированная подземная лаборатория в Кабардино-Балкарии, в Баксанском ущелье. Под горой Андырчи мы вырыли четырехкилометровую штольню, вокруг которой расположены различные установки.
– Для чего это нужно делать под землей?
– Для того, чтобы исследовать, прежде всего, нейтрино – частицу, которая пролетает через весь земной шар, и через нас с вами в данный момент. Через каждый квадратный сантиметр пролетает до десяти тысяч штук, а остальные частицы нужно отсечь. Это можно сделать на глубине. Основные частицы отсекаются как раз с толщи этой горы, а эта частица детектируется. Там проходит множество экспериментов с космическими лучами, исследуются другие процессы.
Следующая установка, которая была сделана в этом направлении совместно с ОИЯИ, Дубна, – это Байкальский глубоководный нейтринный телескоп.
– Какая у вас обширная география!
– Да, у нас в институте пять больших площадок. Байкальский телескоп предназначен для исследований лептонов высоких энергий, и там он спрятан не под землей, а под толщей воды, фактически на дне Байкала, на глубине более километра. Байкал обладает уникальными свойствами – у него чистейшая вода, практически нет примесей.
– До сих пор? Я слышала, что он интенсивно загрязняется.
– Я бы не сказал. Мы, кстати говоря, попутно занимаемся тем, что и качество воды отслеживаем. Если оно ухудшается, мы сообщаем об этом лимнологам.
– Каким образом отслеживаете?
– Если у нас фоны увеличиваются, значит, какие-то примеси появились. Телескоп нужно помещать под воду, чтобы также отсечь другие частицы, кроме нейтрино. Та же самая история, что и с подземным. Они пролетят, остальные частицы остановятся. Это наблюдения того, что летит к нам из космоса.
А для того, чтобы исследовать редкие процессы, происходящие «снизу», в ядре, нам нужно было иметь прибор, который дает большой поток вторичных частиц, в частности, Пи-мезонов, К-мезонов. Это достигается таким образом: сильноточный пучок протонов ускоряется до энергии, как в нашем случае, 600 миллионов электронвольт, попадает в мишень, выбивает из нее вторичные частицы с различными процессами, и эти частицы исследуются. Вот для этого была создана наша машина, которую мы условно назвали Московской мезонной фабрикой.
– Значит, фабрика – это и есть ваш знаменитый ускоритель?
– Да. Параллельно с нами то же самое делали американцы в Лос-Аламосе. Это знаменитая лос-аламосская национальная лаборатория, где, как вы знаете, была создана бомба. Там было принято решение строить мезонную фабрику. А поскольку в это время шло соревнование СССР с США, такое же решение было принято и у нас. И вот в Троицке (тогда он даже Троицком ещё не назывался, это был Академгородок – научный центр Академии наук в Красной Пахре) решили построить такую установку. Это сильноточный линейный ускоритель протонов, у него энергия 600 миллионов электронвольт и средний ток – 500 микроампер. Установка была разработана рядом институтов Советского Союза, в том числе и мы включились. Тогда приехала большая команда молодых специалистов, которые строили ускоритель. Действительно, я в этом принимал самое активное участие. За эту работу была получена премия Правительства Российской Федерации, еще ряд премий, лауреатом которых я также являюсь. Понимаете, мы не копировали, это делалось первый раз в мире, и было придумано множество оригинальных решений.
– Например?
– Совершенно оригинальная ускоряющая структура, технология изготовления резонаторов, за которую, кстати, потом была получена Ленинская премия, потому что разработка была внедрена, например, в химической промышленности. Огромные баки, которые там активно используются, сделаны таким же способом, как наши резонаторы.
– А почему именно нейтрино вас так увлекает?
– Как вы знаете, в физике частиц есть так называемая Стандартная модель. Это то, из чего состоит материя. Но есть ряд фундаментальных проблем, которые не решены в рамках этой модели. Например, материи должно быть столько же, сколько и антиматерии, но это не так. Это одно из фундаментальных противоречий, или парадоксов, современной физики.
– А может, вы её просто пока не обнаружили?
– Нет, потому что материи по непонятной пока причине после Большого взрыва оказалось чуть больше, и в результате аннигиляции наш мир создан именно из неё. А видимая материя и мы с вами, кстати, это всего-навсего 5% того, что в мире есть. Это ещё одна большая загадка – вопрос о темной материи и темной энергии.
– Однако же открытие бозона Хиггса пролило свет на эти загадки?
– В Стандартной модели не было одного кирпичика – именно бозона Хиггса. Этот бозон был открыт недавно в ЦЕРНе на Большом адронном коллайдере, в том числе и с нашим участием, потому что мы также в международных коллаборациях присутствуем. Но за пределами Стандартной модели осталось довольно много загадок, которые она не может разрешить. Например, та же самая темная материя.
Так вот, одним из кандидатов на темную материю, на разгадку этой и многих других загадок, является нейтрино. Нейтрино – это такая частица, у которой, как мы говорили в школе, масса равна нулю.
– Это не так?
– Нет, не так. Масса у нее не равна нулю, это теперь уже понятно, и этим объясняется, например, такое явление, как осцилляция нейтрино – то есть, их превращение из одного вида в другой. Мы занимаемся исследованиями нейтрино с разных сторон. Например, некоторое время назад мы вышли на решение такой задачи, как дефицит солнечных нейтрино. Солнце – это хороший, исправно работающий термоядерный реактор, однако в эксперименте выяснилось, что количество нейтрино, которое летит до Земли, с теоретической моделью Солнца никак не совпадает. Их почему-то долетает меньше. Это явление было на нашей Баксанской нейтринной обсерватории впервые четко показано. Люди, которые получили потом Нобелевские премии, у нас там работали.
За нейтрино получено три Нобелевских премии, причем две – в самое недавнее время, хотя мы в этих исследованиях принимаем самое активное участие. И теоретическая модель осцилляций нейтрино, в том числе, и сотрудниками нашего Института была разработана. Нами было экспериментально подтверждено, куда же деваются нейтрино по пути к Земле. Дело в том, что существует три типа нейтрино: не только электронное, а еще мюонное и тау-нейтрино. А детектировали только электронное нейтрино. И тогда мы поняли, что, когда нейтрино летит на дальнее расстояние, ну, например, от Солнца до Земли, оно из одного вида нейтрино превращается в другой. Таким образом, ничего не теряется, только превращается. И это одна из загадок механизма осцилляций. Сейчас теоретики говорят, что может быть еще и четвертый вид нейтрино, так называемый «стерильный нейтрино». Сейчас мы как раз ставим эксперимент на Баксане по его поиску. Нас здесь поддержали и Министерство науки, и ГК «Росатом», которые выделили грант. Надеюсь, в будущем году мы этот эксперимент поставим и станем свидетелями важного открытия.
Следующий вопрос, связанный с загадками нейтрино, – это его масса, которая как мы поняли, не равна нулю. Как её измерить? Академик Владимир Михайлович Лобашёв, к сожалению, уже ушедший от нас, в Троицке построил установку, которая называется «Троицк-ню-масс». Американцы пытались построить свою установку, получили некий результат, но результат, который получен был у нас – два электронвольта – не превзойден до сих пор. Точно такую установку, как у нас, только в пять раз больше, сегодня построили в Германии, в Майнце. С нашим участием и нашими сотрудниками сейчас они начинают эту работу. Они, может быть, померяют чуть точнее.
Но мы уже говорим, что проблема даже не в этом. Мы уже всё померили, и мы знаем, что она есть – масса нейтрино. Теперь вопрос, как это дело использовать, например, для исследования той же темной материи.
Поиски темной материи – это поиски, например, такой частицы, как аксион. Мы этим тоже занимаемся. Мы участвуем во многих международных экспериментах – как я уже говорил, в ЦЕРНе в CMS, LHCb, АLICEи др. Мы принимали участие в создании Большого адронного коллайдера. Я одно время был координатором работ от России по ускорителю.
Еще одно очень важное направление – это нейтронная физика, физика конденсированных сред. У нас основным пользователем ускорителя в Троицке является нейтронный комплекс – три нейтронных источника различного типа, на которых исследуются и решаются задачи ядерной физики, физики твердого тела, химии, биологии, медицины.
– Вы сказали о ядерной медицине. Какие исследования в этой области у вас проводятся, есть ли результаты?
– Изначально заниматься ядерной медициной мы не планировали. Однако настали непростые 90-е годы, и мы вынуждены были задуматься, как выжить. Мы посмотрели, что делается в мире. Выяснили, что есть большая потребность в радионуклидах для диагностики, прежде всего, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. В это время стали развиваться ПЭТ-томографы.
Что такое ПЭТ-центр? Это сканер, который исследует организм с помощью изотопов. Естественно, чтобы не навредить человеку облучением, изотоп должен быть короткоживущим, быстро распадающимся, который естественным образом из организма уйдет. Если у вас их несколько штук, то можно сделать как, как это, собственно говоря, в ПЭТ-центрах и делается: стоит ПЭТ-сканер, рядом – небольшой циклотрон, на котором и производятся эти короткоживущие изотопы. Например, фтор 18-й – наиболее распространенный изотоп. Но когда у вас две тысячи штук, около каждого держать циклотрон с высококвалифицированным персоналом – очень дорого. И тогда возникла идея использовать более долгоживущий изотоп, чтобы перезаряжать этот сканер примерно раз в месяц. Эта идея была реализована, было предложено создать генератор, в частности, стронций-рубидий, у которого период полураспада как раз 25 дней. А распадается он в рубидий 82-й, у которого период полураспада 1,3 минуты. Именно этот рубидий попадает с физиологическим раствором в организм человека, проводятся процедуры, а раз в месяц этот генератор вытаскивается, и другой вставляется. Потребности в производстве этих изотопов в США были очень велики. Постепенно к этому процессу подключились мы, и были времена, когда мы поставляли примерно до половины потребностей этого изотопа на американский рынок.
– При этом своих установок у нас остро не хватает. Если мы можем производить такой хороший продукт, почему бы нам не завести собственную аппаратуру в нужном количестве и не заняться лечением своих пациентов?
– Это не ко мне вопрос, а скорее к медикам. Я всегда говорю, что, когда слова «ядерная медицина» произносятся, паровозом должен стоять доктор, врач. Он должен сказать – «нам надо». Вот если б он это сказал, в стране всё это было бы. Потому что разработки есть, и очень хорошие.
– То есть, вам нужен заказчик?
– Безусловно. Есть план – 70 ПЭТ-сканеров в России. Если этот план будет реализован, тогда будет востребован наш продукт. Для того чтоб мы выпускали чистый продукт, нам нужна радиохимическая лаборатория. Технология разработана, все запатентовано. Наша радиоизотопная лаборатория одна из лучших в мире, её заведующий – доктор химических наук Борис Леонидович Жуйков – признанный эксперт в мире в этой области. В своё время мы блестяще прошли научно-технический совет Роснано, где все эксперты поставили нашему проекту высшие оценки. Это продолжалось два года. Потом еще полгода мы ждали финансового комитета. Там сказали: мы вам всё дадим, всё у вас очень хорошо, только вы должны принести 50% софинансирования. Где это мы возьмем столько денег? Бюджетные деньги мы не имеем права на это тратить, да и возможности такой нет. А бизнес особого интереса к этому не проявил.
– Но врачи тоже говорят о большой заинтересованности в отечественной ядерной медицине. На-днях общались с нашим главным онкологом А.Д. Каприным – он говорит, что мечтает об этом. Так что же мешает договориться?
– Всё то же – бюрократические сложности. У нас любят говорить много громких, красивых, правильных слов. Но не любят делать. В этом беда. Говорить проще, делать – всегда трудно.
– Какие конкретно медицинские проекты вы можете сегодня предложить?
– Мы в своё время создали, в частности, комплекс протонной терапии. Протонная терапия онкологических заболеваний гораздо эффективней в ряде случаев, чем обычная гамма-терапия, потому что гамма-облучение, пока дойдет до опухоли, облучит весь организм.
– А протон действует избирательно.
– Совершенно верно. Известна так называемая кривая Брэгга, когда вы можете подобрать соответствующую энергию ускоряемых протонов и выделить ее на том расстоянии в организме, на каком нужно. Мы тогда смогли найти финансирование на сооружение первой очереди комплекса протонной терапии. Мы его создали. Это протонный комплекс чисто медицинского назначения, который стоит у нас в экспериментальном зале. За эти годы мы смогли отработать методики, создать свои технологии.
– И есть пациенты?
– Нет, пациенты есть на электронном ускорителе. У нас на это лицензия, а на протонный пока нет. Получить такую лицензию очень непросто. И потом, мы же понимаем, что это огромная махина, работающая на комплекс протонной терапии. Это очень дорого. В ОМС услуга пока не входит.
Конечно, такие комплексы нужно создавать, они позарез нужны. И они должны быть доступны для всех нуждающихся. Росатом вроде бы такую задачу ставит, я там член Научно- технического совета, и мы это обсуждали не раз. Мы готовы. Компетенция у нас есть. Пока еще есть кадры. Есть инфраструктура, то есть мы можем у себя создать такой комплекс. Он заработает, а потом его тиражировать можно, отдать на те же предприятия Росатома. Мы будем вести авторский надзор, и задача будет решена. Надо только начать это делать.
У нас создана целая линейка изотопов – это палладий 103-й, например, для диагностики и лечения рака простаты. Актиний 225-й, которым мы сейчас активно занимаемся, также можно применять для лечения ряда онкологических заболеваний. Это изотоп, который доставляется в опухоль и выжигает ее изнутри. Перспективнейшая вещь.
Но удручает, когда нам приходится самим искать бизнес-партнеров. Мало кто из потенциальных инвесторов может понять, зачем ему вкладывать деньги в это мало прибыльное дело. Онкология – это социальная проблема. И это должно быть заботой и координацией государства, а потом уже бизнес подключится неизбежно.
– Леонид Владимирович, вы делаете доклад на секции по ядерной медицине в рамках конгресса «Наука плюс бизнес». Какие надежды вы возлагаете на это мероприятие?
– Меня пригласили выступить. Я расскажу о нашей работе, покажу наши разработки. Кто-то услышит – может быть, заинтересуется и поддержит. Хотя, повторю, без поддержки государства, без действенного понимания важности развития всех этих направлений, ничего не получится.
Сейчас в рамках конгресса было пленарное заседание. Выступал китаец, руководитель огромной компании технопарков. Он сказал буквально следующее: «Наука не должна зарабатывать деньги, у неё другое предназначение, а зарабатывать деньги должны те, кто готовый продукт будет внедрять». Золотые слова.
Леонид Владимирович Кравчук
Беседу вела Наталия Лескова
