Ядерная и углеводородная энергетики
4,046,162
11,958
|
Удаленный пользователь |
| 07 апр 2017 15:13:18 |
«Тандем»-БНЗТ
новая дискуссия Дискуссия 244
В новосибирском ИЯФ ГИ Будкера СО РАН успешно прошел доклинические испытания «Тандем»-БНЗТ - установка для бор-нейтронозахватной терапии рака.
Слева - «Тандем»-БНЗТ, по центру - один из его создателей С.Ю.Таскаев, справа - разработчик бор-содержащих антираковых соединений В.И. Брегадзе.
Схема установки.
И вот в июне 2015 г. я встретился с директором клиники Акиро Мацумурой, который в числе прочего рассказал, что Mitsubishi никак не может запустить ускоритель для БНЗТ. Так мы договорились о совместной работе. Это сотрудничество — взаимовыгодное. У нас — установка, у японцев — большой опыт проведения подобных исследований и, более того, лечения людей методом БНЗТ на реакторе JRR-4 (Токай), который впоследствии закрыли.
Для наших исследований были приобретены в Институте цитологии РАН (Санкт-Петербург) четыре клеточные культуры, включая две стандартные контрольные и две — «опухолевые» — глиом и глиобластом человека. С помощью японских коллег и специалистов Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (Новосибирск) были проведены серии экспериментов по облучению этих клеточных культур. Чтобы точно знать концентрацию бора в тканях и клетках — с прицелом на возможную будущую терапию — мы экипировались дорогим (стоимостью около 10 млн рублей) масс-спектрометром японского производства для измерения концентрации растворенных веществ. Купили его на средства гранта РНФ, которые и тратятся преимущественно на приобретение необходимого оборудования.
В конце концов мы получили практически идеальный результат, когда при определенной (достаточно большой) дозе облучения выживаемость здоровых клеток падала всего на 5%, а раковых, в которых накапливался бор, — на 98%! Этот результат свидетельствует о высоком качестве нейтронного пучка, основную часть которого составляют «правильные» эпитепловые нейтроны, которые захватываются преимущественно атомами бора.
-----------------------------------------------------
Параллельно со специалистами из Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) были проведены эксперименты уже на животных — иммунодефицитных лабораторных мышах, которым в мозг была привита «человеческая» опухоль — глиобластома. Обычно примерно через пять недель такие мыши погибали. Мы решили облучить их (правда, без особой надежды) за 5 дней до дня предполагаемой смерти. Для экспериментов были сделаны специальные контейнеры с подогревом, куда помещались усыпленные животные.
В самом удачном испытании у трех из пяти животных опухоль рассосалась полностью, что было подтверждено результатами томографии, и животные стали здоровыми — они прожили в виварии еще два месяца и были усыплены просто потому, что результат эксперимента был достигнут. Это поистине фантастический результат. Ведь борфенилаланин, который мы вкалываем, накапливается не только в опухоли, но и в печени и почках. При этом мышь — животное маленькое, поэтому, в отличие от человека, ее облучают целиком, из-за чего больше страдают здоровые ткани. Нужно еще учитывать, что на поздних стадиях развития опухоли в результате гибели раковых клеток может возникнуть масштабный некроз. Но даже при всех этих отягчающих обстоятельствах мы вылечили животных!
Все животные без опухоли после облучения остались живы, признаков патологического воздействия на здоровые ткани не обнаружено. Сейчас более углубленно изучается влияние облучения на клеточном уровне, включая процессы кроветворения, состояние тканей жизненно-важных органов и воздействия борсодержащих препаратов на организм животного, чтобы подобрать оптимальную дозу.
После окончательной отработки технологии на животных планируется перейти к клиническим испытаниям, т. е. терапии на пациентах, больных раком.
Мы уже получили конъюгаты производных полиэдрических соединений бора с различными порфиринами, конкретно с хлорином Е6. Все синтезированные нами соединения мы отдаем на тестирование в Институт биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (Москва), чтобы оценить их накопление в опухолях и здоровых тканях. Исследования показали, что интенсивность накопления борсодержащего конъюгата в клетках карциномы легкого действительно выше в случае большего расстояния между борной частью и молекулой хлорина Е6.
Максимальное соотношение концентраций препарата в опухолевой и здоровой ткани, которого нам удалось добиться на сегодня, равно 5 : 1. Это лучше, чем для использующегося сегодня борфенилаланина (3 : 1),но надо стремиться к большему
Советую прочитать первоисточник
P.s. Страница проекта на сайте ИЯФ
Слева - «Тандем»-БНЗТ, по центру - один из его создателей С.Ю.Таскаев, справа - разработчик бор-содержащих антираковых соединений В.И. Брегадзе.
Схема установки.
ЦитатаПринцип воздействия на раковые клетки методом бор-нейтронозахватной терапии достаточно прост. При ударе нейтрона об атом бора-10 нестабильный продукт их слияния моментально распадается на два осколка, разлетающихся с огромной скоростью. Их кинетическая энергия не настолько велика, чтобы они могли покинуть клетку, однако до своей полной остановки они причиняют клетке повреждения, приводящие к ее гибели.
В качестве препаратов нейтронозахватной терапии рака сейчас используются соединения, которые содержат атомные ядра стабильного (нерадиоактивного) изотопа бора-10. Основные требования к таким соединениям — возможность селективного накопления бора в клетках опухоли по сравнению со здоровыми тканями, низкая токсичность и способность растворяться в воде.
Сегодня для БНЗТ обычно используется боркаптат (борный сульфгидрил) и борфенилаланин на основе ароматической аминокислоты. В последние годы в мире активно ведется поиск и синтез новых потенциальных боросодержащих препаратов. В качестве носителей бора тестируются самые разные вещества, как низкомолекулярные (производные аминокислот, предшественника и аналога нуклеиновых кислот, дипептиды, производные сахаров и др.), так и высокомолекулярные, такие как антитела и их фрагменты. Основной задачей по-прежнему остается решение проблемы селективной доставки бора в клетки опухоли и накопление его там в необходимых количествах (около 109 атомов бора на клетку). Для доставки бора в опухоль можно использовать также наночастицы в виде липосом — замкнутых пузырьков с водным содержимым и липидными стенками. Борсодержащие препараты могут включаться как во внутреннюю полость липосом, так и в их оболочку (Шмалько и др., 2013). Недавно ИЯФ СО РАН запатентовал способ доставки борсодержащих препаратов для БНЗТ внутрь опухолевой клетки с помощью модифицированных липосом, в липидную часть которых введен люминесцентный краситель одного цвета, а в водную часть — другого. Контроль доставки препарата производится сопоставлением изображений, полученных в разном цвете.
И вот в июне 2015 г. я встретился с директором клиники Акиро Мацумурой, который в числе прочего рассказал, что Mitsubishi никак не может запустить ускоритель для БНЗТ. Так мы договорились о совместной работе. Это сотрудничество — взаимовыгодное. У нас — установка, у японцев — большой опыт проведения подобных исследований и, более того, лечения людей методом БНЗТ на реакторе JRR-4 (Токай), который впоследствии закрыли.
Для наших исследований были приобретены в Институте цитологии РАН (Санкт-Петербург) четыре клеточные культуры, включая две стандартные контрольные и две — «опухолевые» — глиом и глиобластом человека. С помощью японских коллег и специалистов Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (Новосибирск) были проведены серии экспериментов по облучению этих клеточных культур. Чтобы точно знать концентрацию бора в тканях и клетках — с прицелом на возможную будущую терапию — мы экипировались дорогим (стоимостью около 10 млн рублей) масс-спектрометром японского производства для измерения концентрации растворенных веществ. Купили его на средства гранта РНФ, которые и тратятся преимущественно на приобретение необходимого оборудования.
В конце концов мы получили практически идеальный результат, когда при определенной (достаточно большой) дозе облучения выживаемость здоровых клеток падала всего на 5%, а раковых, в которых накапливался бор, — на 98%! Этот результат свидетельствует о высоком качестве нейтронного пучка, основную часть которого составляют «правильные» эпитепловые нейтроны, которые захватываются преимущественно атомами бора.
-----------------------------------------------------
Параллельно со специалистами из Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) были проведены эксперименты уже на животных — иммунодефицитных лабораторных мышах, которым в мозг была привита «человеческая» опухоль — глиобластома. Обычно примерно через пять недель такие мыши погибали. Мы решили облучить их (правда, без особой надежды) за 5 дней до дня предполагаемой смерти. Для экспериментов были сделаны специальные контейнеры с подогревом, куда помещались усыпленные животные.
В самом удачном испытании у трех из пяти животных опухоль рассосалась полностью, что было подтверждено результатами томографии, и животные стали здоровыми — они прожили в виварии еще два месяца и были усыплены просто потому, что результат эксперимента был достигнут. Это поистине фантастический результат. Ведь борфенилаланин, который мы вкалываем, накапливается не только в опухоли, но и в печени и почках. При этом мышь — животное маленькое, поэтому, в отличие от человека, ее облучают целиком, из-за чего больше страдают здоровые ткани. Нужно еще учитывать, что на поздних стадиях развития опухоли в результате гибели раковых клеток может возникнуть масштабный некроз. Но даже при всех этих отягчающих обстоятельствах мы вылечили животных!
Все животные без опухоли после облучения остались живы, признаков патологического воздействия на здоровые ткани не обнаружено. Сейчас более углубленно изучается влияние облучения на клеточном уровне, включая процессы кроветворения, состояние тканей жизненно-важных органов и воздействия борсодержащих препаратов на организм животного, чтобы подобрать оптимальную дозу.
После окончательной отработки технологии на животных планируется перейти к клиническим испытаниям, т. е. терапии на пациентах, больных раком.
ЦитатаПока мы занимались созданием своей установки – искали идеальные решения, нам «попутно» пришлось решить много проблем, далеко выходящих за рамки ускорительной физики. Вместе с нейрохирургом Владимиром Каныгиным из Дорожной клинической больницы на ст. Новосибирск-Главный ОАО «РЖД» мы разработали и запатентовали систему формирования правильного пучка нейтронов, позволяющую менять его направление. Простое техническое решение, которое удалось найти, не только позволило облучать пациента с любой стороны, но и улучшило качество пучка.
В беседах с нашими японскими коллегами родилась абсолютно новая идея дозиметрии для БНЗТ, на которую уже тоже получен патент. А однажды на лыжне мы разговорились с коллегой по институту Андреем Соколовым, в результате чего появился патент на генерацию монохроматических нейтронов для поиска темной материи. Сейчас вместе с Александром Шмаковым из Института катализа СО РАН и Сергеем Громиловым из Института неорганической химии СО РАН обсуждаем возможность приспособить нашу машину для нейтронной дифрактометрии, которая позволит определять структуру легких элементов вещества.
Все эти идеи, которые мы патентуем, по большому счету очень тривиальны, но почему-то они приходят в голову лишь тому, кто не обогащен грузом опыта, т. е. дилетанту. Как я уже упоминал, именно так была создана наша установка, и я, будучи изначально специалистом по плазме, а не ускорительщиком, честно говоря, до сих пор удивляюсь, как у нас все это получилось.
За последние пять лет мы из специалистов, потенциально привлекательных в области БНЗТ, превратились в реальных игроков на этом поле деятельности.
Мы уже получили конъюгаты производных полиэдрических соединений бора с различными порфиринами, конкретно с хлорином Е6. Все синтезированные нами соединения мы отдаем на тестирование в Институт биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (Москва), чтобы оценить их накопление в опухолях и здоровых тканях. Исследования показали, что интенсивность накопления борсодержащего конъюгата в клетках карциномы легкого действительно выше в случае большего расстояния между борной частью и молекулой хлорина Е6.
Максимальное соотношение концентраций препарата в опухолевой и здоровой ткани, которого нам удалось добиться на сегодня, равно 5 : 1. Это лучше, чем для использующегося сегодня борфенилаланина (3 : 1),но надо стремиться к большему
Советую прочитать первоисточник
P.s. Страница проекта на сайте ИЯФ
Отредактировано: Михаил,Кемерово - 08 апр 2017 19:51:35
ОТВЕТЫ (4)
|
Senya ( Слушатель ) |
| 09 апр 2017 21:02:58 |
Цитата: mich от 09.04.2017 20:16:49
Скорее два варианта представлены - прямоточный и с поворотом. Смотря как защиту проще будет организовать.
|
|
Удаленный пользователь |
| 10 апр 2017 02:36:44 |
Цитата: Senya от 09.04.2017 21:02:58
ЦитатаВ обычном, cтандартном, рассматриваемом режиме работы при энергии протонов 2,5 МэВ образующиеся нейтроны имеют широкий спектр энергий с максимумом при 790 кэВ. Пригодный для БНЗТ нейтронный пучок формируется помощью замедлителей, коллиматоров и отражателей. Пациент обычно размещается на расстоянии не менее 0,5 метра от мишени после защиты.
Наиболее привлекательный режим работы комплекса реализуется при энергии протонов 1,915 МэВ (на 34 кэВ выше порога реакции), когда благодаря кинематической коллимации пучок нейтронов имеет хорошую направленность вперёд и необходимый для БНЗТ спектр со средней энергией 30 кэВ. Из-за очень быстрого роста сечения вблизи порога, что является особенностью этой реакции, и из-за ярко выраженной направленности вперед поток вперед прямоиспользуемых эпитепловых нейтронов всего на порядок меньше потока нейтронов вперед, рожденных при энергии протонов 2,5 МэВ и имеющих широкий спектр энергий. В этом режиме возможно размещение пациента на расстоянии 10 см от мишени, что значительно повышает плотность потока нейтронов или снижает требование на ток.
Проанализирован имеющийся мировой опыт применения различных типов ускорителей в качестве источников нейтронов для дистанционной радиотерапии быстрыми нейтронами. Поскольку для терапии быстрыми нейтронами оптимальными являются нейтроны с энергиями от 0,5 до 1,5 МэВ, то оптимальный источник нейтронов реализуется сбросом 1 мА 2 МэВ дейтериевого пучка на бериллиевую мишень. Создание такого источника представляется более простым, чем для БНЗТ.
Вся установка размещается в двухэтажном здании в четырех отделенных друг от друга помещениях. В одном из помещений первого этажа располагается высоковольтный источник напряжения и основные мощные источники питания. Через отверстие в потолке этого помещения над высоковольтным выпрямителем смонтирован собственно ускоритель-тандем, так что основная его часть - вакуумный бак с проходным изолятором, потенциальными электродами и перезарядной мишенью - находятся на втором этаже. В помещении второго этажа ось инжектируемого и ускоренного пучка проходит на высоте порядка 1 м от пола. С одной стороны ускорителя располагается источник отрицательных ионов водорода с дифференциальной вакуумной откачкой и оптической системой транспортировки пучка для инжекции в ускоритель. После перезарядки ускоренный до удвоенной энергии пучок (E = 2,5 МэВ) выходит с противоположной стороны тандема и системой параллельного переноса смещается в транспортный канал. Система параллельного переноса осуществляет сепарацию интенсивного протонного пучка и слаботочного пучка нейтралов, который может использоваться как для контроля эффективности перезарядной мишени, так и для прецизионного измерения (после дополнительной обдирки) энергии пучка с использованием специального поворотного магнита.
ссылка с более подробной схемой