В Институте ядерных исследований (ИЯИ) РАН создан метод мгновенного уничтожения раковых клеток: так называемую ультрафлеш-терапию сейчас тестируют на культурах опухолевых клеток. Разработать новый подход удалось благодаря самому большому линейному ускорителю протонов в Евразии, действующему на территории института.
Подробнее об этих исследованиях корреспонденту «Научной России» рассказал доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией медицинской физики ИЯИ РАН (Троицк) Сергей Всеволодович Акулиничев.
― Правда ли, что на текущий момент ни один ускоритель в мире, кроме вашего, не позволяет подвести дозу облучения к опухоли за столь короткий промежуток времени?
― Ускорители протонов с так называемым одноимпульсным режимом излучения существуют в мире, но наш среди них действительно выделяется, ведь он позволяет подвести всю терапевтическую дозу препарата к опухоли всего за один максимально короткий импульс. Я не знаю подобных примеров в мировой практике. Ускоритель ИЯИ РАН впервые позволил подвести всю дозу облучения к мишени опухоли за 100 мкс (0,0001 с).
― Вы проводите свои исследования пока только на культивируемых раковых клетках, а не на людях?
― Да, пока это так. Мы находимся в начале большого пути. В наших экспериментах мы облучаем опухолевые клетки и нормальные клетки в лабораторном пластике, сравнивая их реакции на подведение дозы в разных режимах, в том числе в одноимпульсном режиме. С помощью ультрафлеш-режима еще никого и никогда не лечили, и в будущем говорить о том, насколько оправданно и безопасно такое лечение, должны врачи. Что касается нас, то уже сейчас на клеточном уровне мы смогли добиться полного разрушения опухолевых клеток за счет апоптоза при облучении одним импульсом, при этом нормальные клетки, в том же самом режиме и с той же самой дозой, не повреждаются. Это наш главный результат на сегодня.
― А в чем принципиальное отличие этого метода от обычной протонной лучевой терапии?
― В том, что в нашем случае мы имеем дело с разовым подведением дозы, то есть с одной фракцией подведения ионизирующего излучения, в то время как обычная протонная лучевая терапия требует, как правило, порядка 20 фракций. В мире активно развивается флеш-терапия, позволяющая подвести дозу за доли секунды: за полсекунды и меньше. Однако она уступает по интенсивности и скорости воздействия ультрафлеш-терапии, так как в ультрарежиме мы облучаем мишень за доли миллисекунды.
Протонная терапия позволяет подводить дозу облучения точно к опухоли: не только по поперечным к пучку координатам, но и по глубине. Протоны буквально останавливаются в опухоли на заданной глубине. Другие виды излучений зачастую проходят сквозь пациента, облучая все на своем пути. Фото: 123RF
― Я слышала, что вам удалось воздействовать даже на радиорезистентную опухоль.
― Да, такие эксперименты проводились. Мы облучали и исследовали три вида клеток: опухолевые радиорезистентные, радиочувствительные и обычные клетки. В ультрафлеш-режиме радиорезистентные раковые клетки повреждались гораздо сильнее, чем при обычной флеш-терапии. Исследование проводилось только на уровне апоптоза ― это важный, но далеко не единственный путь гибели клеток. Есть еще некроз, разрушение мембраны и другие виды гибели клеток. В дальнейшем нам предстоит проанализировать комплексную реакцию клеток на такой режим облучения, в том числе исследовать реакцию генов на подобное вмешательство. Получив комплексный анализ реакции клеток на ультрафлеш-режим облучения, можно будет утверждать, что мы доказали наличие терапевтического эффекта на клеточном уровне. После этого будут проведены эксперименты с участием животных.
― Из-за чего раковые клетки столь сильно реагируют на такой вид облучения? Какой механизм стоит за этим?
― Этот вопрос остается открытым. Исследованию этого механизма посвящены работы очень многих биологов. В последние несколько лет тема стала особенно актуальной. Раскрытию механизмов флеш-эффекта в конце прошлого года была посвящена крупная международная конференция, проходившая в Испании. Сейчас мы анализируем полученные материалы этой конференции.
Пока мы видим следующее: флеш-эффект действительно работает, но биологическая основа его воздействия на клетки окончательно не сформулирована.
― Почему метод ультрафлеш-терапии стал развиваться на базе ускорителя ИЯИ РАН только в последние несколько лет? Ведь сам ускоритель работает еще с 1980-х гг.
― Действительно, связать чрезвычайно высокую интенсивность нашего ускорителя и возможность мгновенного уничтожения опухоли удалось не сразу. Раньше считалось, что слишком высокая интенсивность облучения ничего не дает врачу-радиологу, а только усложняет лечение. Кроме того, столь высокая мощность дозы требует новых методов контроля этой дозы, поскольку стандартные методы дозиметрии с помощью ионизационных камер в данном случае функционируют не очень хорошо. Именно поэтому мы сейчас работаем над созданием нового оборудования для проведения ультрафлеш-терапии и уже испытали новый детектор, разработанный в ИЯИ РАН. Новые методы терапии требуют новых методов детектирования, поэтому впереди у нас еще много задач.
Ускоритель ИЯИ РАН позволяет подвести всю дозу облучения в 40–50 Гр за 100 мкс ― в 5 тыс. раз быстрее, чем в обычном флеш-режиме. При таком ультракоротком облучении нормальные клетки повреждаются за счет апоптоза в пять-шесть раз меньше, чем при обычной лучевой терапии. Фото: архив «Научной России»
― Мы с вами находимся в центре протонной терапии ИЯИ РАН, и, казалось бы, здесь должны быть пациенты, но пока их нет. С чем это связано и планируется ли в ближайшее время работать не только с культивируемыми клетками, но и с живыми людьми?
― Да, на текущий момент ни на одной из наших лучевых установок не проводится лечение пациентов. Если говорить конкретно о протонно-лучевой установке, то здесь мы еще не достигли уровня отработки технологии, позволяющего лечить пациентов.
Пока мы работаем только с клеточным материалом, а затем, как я говорил выше, планируем испытания с участием с животных, и лишь после того, как безопасность и эффективность ультрафлеш-терапии будут доказаны на животных, можно будет получить разрешение на клинические испытания с участием добровольцев.
Ультрафлеш-терапия подействовала даже на радиорезистентную опухоль. Лучевое повреждение в виде апоптоза радиорезистентных опухолевых клеток оказалось в несколько раз сильнее, чем у нормальных клеток. Это позволяет говорить, что ультрафлеш-терапия адресно воздействует на больные клетки, сохраняя при этом окружающие их нормальные клетки. Фото: 123RF
― Сколько времени может занять эта процедура?
― Этот срок измеряется годами, а сама процедура требует специального финансирования: сеансы работы ускорителя очень дороги и энергозатратны. Думаю, на то, чтобы подойти к клиническим испытаниям с участием добровольцев, нам потребуется не менее трех лет, а возможно, и больше. Мы не можем перескочить через определенные этапы доклинических и клинических исследований и должны качественно пройти их все.
― Наверняка желающих получить подобное лечение немало. Могут ли добровольцы уже сейчас записаться на участие в предстоящих клинических испытаниях?
― Решение о том, кто попадет к нам на экспериментальное лечение, принимаем не мы, а лечащий врач того или иного пациента. Протонно-лучевая терапия, к которой относится и ультрафлеш-терапия, действует в нескольких местах в нашей стране. Направление на такое лечение, как правило, выдается в больнице, к которой прикреплен пациент, или в научном медицинском институте. Только врач может решать, какая методика лечения подходит для конкретного пациента, и он же несет ответственность за правильность назначенного лечения. Поэтому, как видите, самому записаться на ультрафлеш-терапию невозможно. Кроме того, протонно-лучевая установка должна быть лицензирована и иметь разрешение на проведение клинических испытаний с добровольцами. Подобная практика вырабатывалась годами, и, на мой взгляд, она абсолютно оправдывает себя.
