Радиация и клетка. Роль ядерной физики в медицине

Гости
Николай Шимановский
член-корр. РАН, зав. кафедрой молекулярной фармакологии и радиобиологии им. П. В. Сергеева РНИМУ им. Н. И. Пирогова, доктор медицинских наук

Дмитрий Горбунов: Добрый день! В эфире передача «Великое в малом». У нас в студии гость – член-корреспондент РАН, зав. кафедрой молекулярной фармакологии и радиобиологии им. П.В.Сергеева РНИМУ им. Н.И.Пирогова Николай Львович Шимановский. Здравствуйте!

Николай Шимановский: Добрый день!

Дмитрий Горбунов: Тема нашей сегодняшней передачи – радиация и клетка. Ядерная медицина используется для мониторинга ситуации?

Николай Шимановский: Для диагностики.

Дмитрий Горбунов: То есть, необязательно лечения – роль ядерной физики в медицине.

Николай Шимановский: Именно ядерная медицина очень актуальна, и мы ждем от нее многих перспектив именно в плане лучевой терапии опухолей, поскольку мы до сих пор не можем справиться с некоторыми опухолями, особенно в головном мозге. И здесь подходы к лучевой терапии очень интересны.

Дмитрий Горбунов: Здесь под радиацией, лучевой терапией подразумеваются сразу несколько источников. Есть ренгеновское излучение, альфа-излучение, бета-излучение, протонная терапия, если говорить о современнных методах и подходах к терапии, если говорить о раковых заболеваниях, – все это вместе называется радиацией.

Николай Шимановский: Да, все это ядерная медицина, лучи, которые обладают ионизирующим действием, поэтому важен вопрос безопасности. Когда мы применяем лучевую терапию, важно чтобы была нужная доза, и были наименьшие побочные эффекты. В чем интерес? Чтобы мы могли воздействовать и оказывать летальное действие именно на больную опухолевую клетку и максимально не действовать на здоровую ткань, поскольку мы знаем, что если мы будем радиацией действовать на здоровые быстротеряющиеся клетки, у нас будет лучевая болезнь, которой мы все боимся. Важен научный подход: чтобы мы не боялись, а разумно использовали полезные свойства радиации.

Дмитрий Горбунов: Исторически какое первое излучение было использовано для лечения такого рода заболеваний – наверное, рентгеновское?

Николай Шимановский: Да, в историческом плане трудно сказать, что использовали сначала. Но есть также возможность лечения с помощью радиоактивных элементов: их внедрять непосредственно в опухоль (метод брахитерапии). Вводится игла с радиационным элементом, который испускает местно. Этот элемент вводят в опухоль, и опухоль находится под нужным рассчитанным воздействием.

Дмитрий Горбунов: Получается локально, когда источник излучения вводят прямо внутрь того, что нужно разрушить, и он работает геометрически.

Николай Шимановский: Местно. Это один вариант местного действия: брахитерапия. Другой: фотон-захватная терапия (пока только развивается) или нейтрон-захватная терапия для других соединений. Если мы введем в опухоль, может быть даже внутривенно, если это соединение накопится в опухоли, будет избирательным транспортом, а затем воздействуем рентгеновскими лучами, то за счет захвата фотоном именно этого элемента, например, бора или гадолиния, будет местная передача энергии локально.

Дмитрий Горбунов: Усиливается сечение и взаимодействие?

Николай Шимановский: Усиливается там, где есть этот элемент. Это тоже направление, повышающее избирательность. И, наконец, интересный метод протонной терапии, который последние годы считается одним из самых перспективных. Почему? Рентгеновское излучение, когда оно попадает в организм, на своем пути уничтожает все ткани до опухоли и после опухоли. Протонное излучение характерно тем, что основная энергия освобождается в том месте, где заканчивается пробег протонов, и этот пробег можно рассчитать. Вы, как физик-ядерщик, наверное, это лучше знаете.

Дмитрий Горбунов: У нас в институте есть исследования по комплексу протонной терапии. Это один из перспективных методов лечения в ситуации, когда до того места, где опухоль, добраться хирургическим путем нельзя никак, или лучше не добираться – может случиться хуже. Если в случае с рентгеном пытаются посмотреть, где расположена опухоль, дальше направляют пучок с одной стороны, более-менее равномерно происходит разрушение, потом поворачивают с другой стороны. В перекрестье лучей находится опухолевая часть. Вы опять пускаете пучок частиц рентгеновских фотонов, они опять разрушают все на своем пути, но есть перекрестье, где луч прошел уже два раза, там эффективность уничтожения повышена. Вы, условно говоря, крутите ту часть, которую нужно облучить с разных сторон, все равномерно облучается, но центральная часть охватывается все большее количество раз, и там разрушения самые большие, и именно там расположена опухоль. С точки зрения протонной терапии речь идет о том, что можно этого не делать, или сэкономить хотя бы заметную часть пути, и это связано с неравномерностью разрушения. Основное разрушение происходит, когда протон почти остановился. Это локальное, очень маленькое место, протонов таких нужно испустить много, но с точки зрения безопасности это выглядит наиболее перспективно.

Николай Шимановский: Тут интересен и экономический эффект тоже. Рентгеновские трубки широко распространены и недороги, но, наверное, ускоритель, который нам дает протонный пучок, дорогостоящий. И тут важно, насколько широко мы можем сейчас эту протонную терапию использовать, внедрять. Я читал, что за рубежом очень широко используют для лечения опухолей глаза, которую трудно вырезать хирургически, или в головном мозге, когда сложно удалить большую опухоль с разными формами, не повредив проводящие пути. Это тоже очень перспективно. Но мы еще не подошли к тому, чтобы протонный пучок точно по границе вырезал опухоль, чтобы не было рецидива, потому что если останутся небольшие участки, как бывает в обычной хирургии, там, к сожалению, довольно часто возникают рецидивы, а если бы протонный пучок мог бы полностью по объему...

Дмитрий Горбунов: Нет, протонный пучок может разрушать заданную часть.

Николай Шимановский: С точностью до миллиметра?

Дмитрий Горбунов: С более высокой точностью.

Николай Шимановский: Даже микрона?

Дмитрий Горбунов: Да. Но задача в том, что живое тело не стоит на месте. Если бы это было твердое тело, и протонному пучку была бы задача разрушить какую-то часть – он бы аккуратно это дело разрушил. Но здесь есть некая проблема, связанная с тем, что в организме есть жидкости, они ходят, человек дышит, кровяной поток и немножко эта часть, эта область человеческого тела двигается, увеличивается-уменьшается объем. В этом есть некоторая неопределенность. Есть задача мониторинга положения этой области под проходящий протон.

Николай Шимановский: С помощью современной МРТ, трехтесловой, сейчас даже есть семитесловая, где разрешающая способность очень высока. Правда, на изображениях, которые нам дает МРТ, нет <...>, она все-равно получается стационарно, все колебания усредняются, мы получаем усредненную картину.

Дмитрий Горбунов: Если говорить об усреднении, тогда усреднять можно, тогда будет некий небольшой зазор.

Николай Шимановский: Тут нужны еще исследования, чтобы определить, не повредить здоровую ткань, без которой будут нервные нарушения, и опухоль. Это требует еще исследований на микроклеточном уровне, чтобы определить: эта клетка опухолевая, а эта – нормальная.

Дмитрий Горбунов: Но это другие инструменты, это не протонная терапия, которая только разрушает. Если говорить о комплексе, который будет полностью выполнять роль «избавителя» от такого рода заболеваний, то там должен быть и диагностический центр, потому что если опухоль в мозге большая, то, к сожалению, даже с успешной операцией, как говорят, «время доживания» получается не очень большое. Диагностический центр – основное. Если на раннем этапе вовремя диагностировали то или иное заболевание – тогда его можно этим аппаратом...

Николай Шимановский: А вообще, производство этих протонных ускорителей – это сложное дело, или если это будет широко востребовано, их можно будет широко производить?

Дмитрий Горбунов: Да, проблемы здесь не будет. Таких центров много в Японии, Германии. Здесь есть разные аспекты. Один из аспектов: когда в ходе обсуждения было – насколько это дорогостояще, насколько это экономически оправдано? Мы смотрим средний возраст населения: от чего он зависит, от каких заболеваний? Чтобы поднять средний возраст населения, нужно эти заболевания лечить в первую очередь. Это, конечно, не рак мозга. С другой стороны, если такое несчастье произошло, то человеку, у которого это произошло, эти все слова совершенно не важны. Как здесь оценить экономический эффект? Если просто по количеству людей...

Николай Шимановский: Здоровье человека сложно оценить. Сейчас нашим Правительством, Министерством здравоохранения создается специальная принципиально новая программа для лечения опухолевых заболеваний, поскольку большое количество таких заболеваний. Смертность именно от опухолевых заболеваний достигает где-то 15-20%. Нужно понимать, насколько эта смерть тяжелая и мучительная и для самого больного, и для окружающих. Я очень одобряю это направление, то, что наше Правительство прилагает все усилия для того, чтобы улучшить онкологическую область, придать ей больше внимания для того, чтобы применялись все современные методы для лечения и диагностики. Если мы говорим о диагностике: компьютерная томография – она рентгеновская, и мы тем самым облучаем. Насколько это вредно или безвредно? Ваше мнение?

Дмитрий Горбунов: Когда мы садимся в самолет, проходим через всякие рамки. Когда мы летим в самолете, у нас все-равно есть облучение космическими лучами, поэтому есть такие сюжеты, которые даже не связаны с какими-то медицинскими процедурами.

Николай Шимановский: Да, Есть газ радон.

Дмитрий Горбунов: Газ радон, в одном помещении его больше, в другом меньше. Кто-то спустился в подвал – в подвале его больше. Есть такие моменты, которые локально не выглядят опасными. Другое дело, что может интегрально что-то набираться.

Николай Шимановский: Если облучение идет частями, то это не так страшно.

Дмитрий Горбунов: Организм восстанавливается?

Николай Шимановский: Потому что есть репарация. Мы с Вами сидим, а у нас за один час происходят 60 000 повреждений разных ДНК. Но за счет систем репарации все восстанавливается, и каких-то летальных или патологических мутаций не образуется, когда хорошо работает система репараций. В то же время если одномоментно, репарация не успеет защитить, восстановить все эти повреждения. Биология (которая еще тоже тайна) интересна тем, что клетка может как бы тренироваться, приспосабливаться к разным химическим или физическим вредным факторам.

Дмитрий Горбунов: Наверное, в каком-то интервале?

Николай Шимановский: Да. Даже в опухолях есть такое понятие – резистентность. Если мы ее не убьем сразу, то она научится приспосабливаться и к химическим, к химико-терапевтическим веществам, радиации, и она становится устойчивой. Поэтому в этом случае важно воздействовать сразу на опухоль нужной летальной дозой, и тогда мы сможем добиться нужного эффекта в каждом случае. Почему я хотел бы сказать именно об опасности КТ у детей? Есть такие данные, там сотые процента, но тем не менее, статистически достоверно: у детей после КТ увеличивается риск возникновения опухолей. Нельзя считать, что КТ полностью безвредно так же, как полететь на самолете. Сейчас многосрезовое, спиральное КТ, где очень много источников излучения, детекторов. Иногда даже публикуются «страшилки».

Дмитрий Горбунов: А обычная оценка, суммарная?

Николай Шимановский: Допустим, головной мозг. Радиация (измеряется в зивертах): сотые, десятые доли – считается безопасно. Когда делают <...> по кругу вокруг головы, то прямо по кругу выпадают волосы. Есть даже такие фотографии, чтобы мы знали и не стремились бездумно делать КТ как можно много и как можно чаще. Для нужд диагностики я гораздо чаще использовал бы МРТ, где нет рентгеновского облучения, а только радиочастоты, которые у нас в радиоприемниках, и вреда от них пока особенно не зафиксировано, в отличие от рентгеновской КТ. Поэтому желательно нам всем больше переходить на МРТ в целях безопасности. Вот такие многообразные области применения радиации. Я бы еще одну назвал. Есть радиофармацевтические препараты: это комплекс радиации и фармакологии, потому что не все химико-терапевтические препараты могут проникнуть в опухоль. Опухоль – это целое образование, и сосуд бывает на поверхности, а внутрь не всегда можно попасть. И для этих случаев добавляют радиоизотоп к какому-то веществу.

Дмитрий Горбунов: Такое «такси», которое бы довезло.

Николай Шимановский: И это вещество имеет тропность какой-нибудь антиген опухоли, начинает испускать лучи (в данном случае бета-лучи), действует на несколько милиметров и повреждают именно локально опухолевые клетки. Такое тоже интересное направление, которое, как известно, развивается, но не всегда пока широко внедряется, поскольку это должен быть коротко живущий изотоп: он подействовал на опухоль и тут же распался.

Дмитрий Горбунов: На начальном этапе реализации такого рода проектов сначала это будет относительно дорого, потому что, как всегда: если вы создаете какой-то один ускоритель, то его стоимость будет больше, если сделать десять и разделить на десять. Цена за конкретный ускоритель уменьшится, если изначально предполагать, что мы построим таких 5-10 центров по стране. С другой стороны надо понимать, что если начать реализовывать такую программу, то есть небольшие государства, которые не могут себе позволить иметь такой центр, и, соответственно, можно приглашать людей из других стран, их лечить здесь, потому что «болезнь границ не знает».

Николай Шимановский: Я думаю, что у нас в стране, где уже давно такая мощная наука, ядерная физика очень развита, она бы могла находить свое практическое применение не только в науке, военной области, но и в медицине. Важен государственный подход в сочетании с каким-то частным бизнесом. Сейчас у нас и во всем мире используются циклотроны, но они все зарубежного производства, стоят очень большие деньги. И для медицины это материалоемкое направление, миллионы долларов.

Дмитрий Горбунов: Я был в Австрии, там стоит круговой ускоритель, кольцо. Коллега из Новосибирска мне рассказывал: вот эту часть у нас там-то делали, эти части здесь-то делали. У нас есть технологии.

Николай Шимановский: Потенциал есть, я тоже об этом хочу сказать. Есть и в Обнинске, где эти методы применялись и применяются сейчас. Одно из единственных мест, где лечат рак щитовидной железы радиоактивным йодом – это Обнинск. Больше я не знаю, где это сейчас происходит, потому что нужны защиты, специальные технологии обучения персонала, программы, чтобы готовили специально радиохимиков, лучевых терапевтов. К сожалению, даже на нашем факультете не развивается. Тут должны совпасть интересы и клинициста, и ученого, и техника: разных ученых. Это мы не всегда можем реализовать, это наша задача.

Дмитрий Горбунов: С другой стороны, сейчас появилась возможность программы развития, можно попытаться как-то еще раз «взбодриться» всей этой цепочке, людям заинтересованным, чувствующим, что они могут это сделать. Может оказаться, что возможность открывается, а людей, которые такое могут создать, уже нет по какой-то причине: они ушли из этой области, уехали в другую страну. Тогда придется эту технологию покупать, возвращать сотрудников – это еще большие время и средства.

Николай Шимановский: Безусловно. Мне хотелось подчеркнуть, что радиобиологическое направление, мне кажется, в последние годы не очень активно развивается. Хотя был НИИ биофизики, были отделения, где развивались методы защиты, развитие радиопротекторов, специальных веществ, которые можно применять для уменьшения последствий радиации. Есть другие направления – радиосенсибилизаторы: вещества, которые наоборот усиливают действие радиации в месте своего введения. Все это было, но, к сожалению, в последние годы радиобиологическое направление не очень, как мне кажется, финансируется. Есть программа Фарма-2020, продвижение по лекарственным, фармацевтическим преператам. Но по радиобиологическим направлениям, фундаментальным исследованиям, о которых Вы говорили, что есть возможность технически, – можно вести поиск оптимальных. Я думаю, что там будут открыто еще то, чего мы еще не знаем. Как протоны, как другие углеродных частиц.

Дмитрий Горбунов: Да, более тяжелые ионы тоже можно использовать.

Николай Шимановский: Мы же еще не все знаем. Очень бы хотелось, чтобы это направление получило импульс развития, к нему бы обратились через онкологию. Есть надежда как диагностики, так и лечения. У нас есть такие кафедры, так и называются: лучевой диагностики и терапии.

Дмитрий Горбунов: Будем с оптимизмом смотреть вперед, и мы видим, что эти новые методы приносят сцои положительные результаты, по крайней мере, на примере других стран. Их не так много, которые, позволили себе это реализовать. Тем не менее, это направление развивается и постепенно завоевывает какую-то свою нишу. И видно, что есть ряд заболеваний, которые пока, к сожалению, только этим направлением можно лечить. Но будем смотреть с оптимизмом! Спасибо Вам!

Николай Шимановский: Спасибо Вам!


Подписаться на ОТР в Яндекс Дзене

Как наука может помочь в лечении рака

Комментарии

  • Все выпуски