В настоящее время научно-исследовательская группа физиков Института ядерной физики им. Г.И. Будкера решает сложную научно-техническую задачу создания компактного источника эпитермальных нейтронов на основе ускорителя заряженных частиц. Созданный в ИЯФ СО РАН ускорительный источник, использующий наилучшую реакцию для генерации эпитепловых нейтронов, привлекателен как по компактности, так и по стоимости.
Рис. 2. Масса животных (мыши SCID) после облучения в дозах от 3,78 до 7,56 мА·ч
На ускорителе получен стационарный протонный пучок с необходимой энергией и с током, рекордным для электростатических ускорителей. Достигнутый прогресс на установке значительно опережает мировой уровень и является важнейшей предпосылкой для создания в России специализированного центра нейтронозахватной терапии.
Очевидной является необходимость проведения всех этапов исследований на ускорительном источнике. Для биологов создана уникальная возможность провести экспериментальные исследования радиобиологических эффектов нейтронного потока, а также эффективности БНЗТ с использованием различных препаратов.
Наши эксперименты с нормальными и опухолевыми клеточными линиями, облученными различными дозами, свидетельствуют о том, что негативные эффекты облучения пучком нейтронов в рекомендуемых дозах незначительны. Так, клеточные линии могут быть облучены при энергии протонов 2,0 МэВ с интегралом тока до 2,69 мА-ч без значимых негативных последствий.
Пороговая доза облучения животных на ускорительном источнике нейтронов составила 4,48 мА-ч при энергии протонов 2,0 МэВ. Эксперимент показал, что данная доза хорошо переносилась животными, а патологические структурные изменения в исследуемых тканях, подвергшихся облучению, не выявлялись. Однако при более высоких дозах облучения были отмечены обратимые изменения в тканях, преимущественно в тонком кишечнике и костном мозге.
Наши результаты позволили сделать вывод о том, что полученный пучок является безопасным и наилучшим образом соответствует требованиям БНЗТ.
Заключение
БНЗТ является перспективной технологией в связи с нерешенной проблемой лечения злокачественных опухолей, значительным прогрессом в разработке новых источников нейтронов и препаратов. Однако пока этот метод находится в экспериментальной стадии из-за сложности его реализации. До сих пор не выработано единого механизма передачи данных, полученных в ходе оценки биологического влияния БНЗТ на клеточные линии и опухолевые модели животных в отношении человека. Для широкого внедрения БНЗТ в практику необходимо провести ряд клинических испытаний на ускорительных источниках нейтронов, которые могли бы показать эффективность данного метода. Проблема недостаточной селективности доставки бора-10 к опухоли может быть решена с помощью инновационных препаратов или способов доставки, что позволит значительно увеличить градиент концентрации бора на границе опухоли и здоровой ткани. Но самым важным фактором, значимым для успеха БНЗТ в будущем, будет налаженное сотрудничество специалистов различных дисциплин.
Список литературы
1. Sauerwein W. Neutron Capture Therapy. Principles and Applications. Springer. 2012. 553 p.
2. Mitin V.N., Kulakov V.N., Khokhlov V.F., Sheino I.N., Arnopolskaya A.M., Kozlovskaya N.G., Zaitsev K.N., Portnov A.A. Comparison of BNCT and GdNCT efficacy in treatment of canine cancer. Appl. Radiat Isot. 2009. Vol. 67. No. 7-8. P. 299-301. DOI: 10.1016/j.apradiso.2009.03.067.
3. Barth R.F., Zhang Z., Liu T. A realistic appraisal of boron neutron capture therapy as a cancer treatment modality. Cancer Commun (Lond). 2018. Vol. 38. P. 1-36. DOI: 10.1186/s40880- 018-0280-5.
4. Tsuchida K., Kiyanagi Y., Uritani A. Development of an acceleratordriven compact neutron source for BNCT in Nagoya University. Book of abstracts of the 16 International Congress on Neutron Capture Therapy. Helsinki, Finland. 2014. P. 206-207.
5. Kreiner A.J., Castell W., Di Paolo H., Baldo M., Bergueiro J., Burlon A., Cartelli D., Thatar Vento V., Kesque J., Erhardt J., Ilardo J., Valda A., Debray M., Somacal H., Suarez Sandin J., Igarzabal M., Huck H., Estrada L., Repetto M., Obligado M., Padulo J., Minsky D., Herrera M., Gonzalez S., Capoulat M. Development of a Tandem-Electrostatic-Quadrupole facility for Accelerator-Based Boron Neutron Capture Therapy. Appl. Radiat. and Isotopes. 2011. No. 69. P. 1672-1675.
6. Abe Y., Fuse M., Fujii R. Hospital-based boron neutron in National Cancer Center. An installation design for the accelerator-based epithermal neutron source. Abstracts of 15 ICNCT, 1014 Sept. Tsukuba, Japan. 2012. P. 109-110.
7. Yoshioka M., Kurihara T., Kurokawa S. Construction of accelerator-based BNCR facility at Ibaraki Neutron Medical Research Center. 16th International Congress on Neutron Capture Therapy. Helsinki, Finland. 2014. P. 66.
8. Kreiner A.J., Bergueiro J., Cartelli D., Baldo M., Castell W., Asoia J.G., Padulo J., Suвrez Sandm J.C., Igarzabal M., Erhardt J., Mercuri D., Valda A.A., Minsky D.M., Debray M.E., Somacal H.R., Capoulat M.E., Herrera M.S., Del Grosso M.F., Gagetti L., Anzorena M.S., Canepa N., Real N., Gun M., Tacca H. Present status of Accelerator-Based BNCT. Rep. Pract. Oncol. Radiother. 2016. Vol. 2. P. 95-101. DOI: 10.1016/j.rpor.2014.11.004.
9. Kanygin, V., Kichigin, A., Krivoshapkin, A., Taskaev, S. Perspectives of boron-neutron capture therapy of malignant brain tumors. AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1882. DOI: 10.1063/1.5001609.
10. Каркищенко Н.Н., Грачева С.В. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях. М., 2010. 336 с.
Byvaltsev V.A., Zavjalov E.L., Kanygin V.V., Kasatova A.I., Kichigin A.I., Razumov I.A., Sycheva T.V., Taskaev S. Yu. Cytopathic effects of accelerator-based boron neutron capture therapy on human glioblastoma cells. Siberian Journal of Oncology. 2019. Vol. 18. No. 4. P. 34-42. DOI: 10.21294/1814-4861 -2019-18-4-34-42.