Автор: Полина Юдина
«Коммерсантъ Наука» № 9 (1), апрель 2021
Прием врача («Коммерсантъ Наука» № 9 (1), апрель 2021)
Фото: Getty Images
Лучевая терапия с использованием фотонов, — один из главных способов лечения в онкологии: ее получает около 50% больных. Но бывает, опухоль располагается в непосредственной близости от жизненно важных органов, например, в глазу или внутри черепа, и фотонами облучать опасно.
На помощь приходит протонная терапия, которая характеризуется так называемым пиком Брэгга: наибольшую дозу облучения получают не поверхностные ткани, а мишень — глубоко залегающая опухоль. Протонная терапия считается более эффективной и одновременно щадящей, говорит медицинский физик Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Александр Молоканов.
График 1. Пик Брэгга при доставке дозы облучения с помощью различных носителей («Коммерсантъ Наука» № 9 (1), апрель 2021)
График 1. Пик Брэгга при доставке дозы облучения с помощью различных носителей
Но и протонная терапия не лишена основного недостатка лучевой терапии — при доставке летальной дозы к раковым клеткам часть ее достается окружающим нормальным тканям, что может серьезно повлиять на здоровье и качество жизни пациента.
Сравнение пространственных дозных распределений фотонного и протонного пучков («Коммерсантъ Наука» № 9 (1), апрель 2021)
Сравнение пространственных дозных распределений фотонного и протонного пучков
Вот почему огромный резонанс получила флеш-терапия, при которой вся терапевтическая доза облучения подводится к опухоли за доли секунды, а не за 20–30 сеансов по нескольку минут, как при обычной лучевой терапии. Пока флеш-технология испытывается только на клеточном материале и животных (мышах, кошках, мини-пигах, эмбрионах рыб зебрафиш и др.), но по мнению российских и зарубежных онкологов, в перспективе трех-шести лет флеш-терапия может дойти до широкого клинического применения.
Впервые флеш-терапию в 2014 году предложила группа французских ученых под руководством Венсана Фаводона, флеш-терапия вызвала большой интерес ученых по всему миру. А группа швейцарцев из Лозанны под руководством Мари-Катрин Возенин показала, что этот метод лечения позволяет сохранить нормальные ткани при большей цитотоксичности опухоли по сравнению с обычной лучевой терапией в моделях in vivo.
В ноябре 2020 года производитель медицинских ускорителей протонов компания Varian объявила о первом случае лечения ребенка с метастазами в костной ткани с помощью флеш-терапии в Центре протонной терапии в Цинциннати, что открывает эру новой терапии в медицинской радиологии.
История протонной и флеш-терапии
Первые сообщения о флеш-эффекте появились еще в 1960–1970 годах, на заре экспериментов с протонной лучевой терапией, которые начались в 1954 году в Университете Беркли (США).
В СССР первыми в области протонной лучевой терапии стали три физических центра: Объединенный институт ядерных исследований в Дубне (ОИЯИ) на базе протонного синхроциклотрона на энергию частиц 680 МэВ в 1967 году, Институт теоретической и экспериментальной физики в Москве (ИТЭФ) на базе синхротрона с максимальной энергией протонов 7 ГэВ в 1969 году и Ленинградский институт ядерной физики (ныне ПИЯФ) в Гатчине на синхроциклотроне с энергией 1 ГэВ в 1975 году.
Кроме протонов в лучевой терапии используются пучки тяжелых ионов, преимущественно ионов углерода. Первый центр ионной терапии был создан в Японии в Чибе в 1994 году.
В мире работает 95 центров протонной терапии и 12 центров ионной терапии. На протонных пучках облучено более 200 тыс. пациентов, более 30 тыс. пациентов облучено на пучках ионов углерода, рассказывает Александр Молоканов, медицинский физик Объединенного института ядерных исследований (Дубна).
Центр протонной терапии в ИТЭФ очень быстро развивался, и уже в 1970-е годы здесь вели облучение шесть крупнейших клиник Москвы. К 1990 году в России с помощью протонной терапии было пролечено 4320 больных. В 1990-е годы один из трех центров протонной терапии в России был закрыт, центр в ИТЭФ работал до 2012 года, когда ускоритель сгорел, центра в ОИЯИ (Дубна) принимал пациентов до июня 2019 года — пока у местной больницы не закончилась разрешительная документация на лучевую терапию. Таким образом, к настоящему моменту ни один из них не работает.
В 2017 году лечебно-диагностический центр МИБС в Санкт-Петербурге открыл первый в России коммерческий клинический центр протонной лучевой терапии. Здесь проходят лечение 800 человек в год. А двумя годами позже открылась первая государственная клиника Федерального медико-биологического агентства с протонной лучевой терапией в Димитровграде (Ульяновская область).
Мировой клинический опыт экспериментального этапа протонной лучевой терапии 1954–1990 годов («Коммерсантъ Наука» № 9 (1), апрель 2021)
Мировой клинический опыт экспериментального этапа протонной лучевой терапии 1954–1990 годов. Источники: ИТЭФ (2016 год), данные сайта ptcog.com
В пять тысяч раз быстрее
Следом и российские ученые подтвердили, что флеш-терапия щадит здоровые ткани при доставке летальной дозы радиации в раковые клетки. При флеш-терапии доставляется более 40 Гр (грей) в секунду, при обычной лучевой терапии — 1 Гр в минуту.
На международной конференции по медицинской физике в городе Троицке в октябре 2020 года заведующий Лабораторией медицинской физики Института ядерных исследований РАН Сергей Акулиничев сообщил о новом режиме облучения: ультра-флеш-режиме. Ускоритель ИЯИ РАН, расположенный в наукограде Троицке, позволяет подвести всю дозу в 40–50 Гр за 100 микросекунд, в 5 тыс. раз быстрее, чем в обычном флеш-режиме. (За это время можно облучить всю опухоль массой до 1 кг). Оказалось, что при таком ультракоротком облучении нормальные клетки повреждались в 5–6 раз меньше, чем при обычной лучевой терапии (эксперимент прошел в марте 2020 года). Ультра-флеш-терапия подействовала даже на радиорезистентную опухоль — на нее обычная флеш-терапия оказывает почти такое же влияние, как и на нормальные клетки. Лучевое повреждение радиорезистентных опухолевых клеток оказалось в 1,5–2 раза сильнее, чем нормальных.
Российские лечебные протоны
В марте 2020 года председатель правительства Михаил Мишустин подписал постановление «Об утверждении Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019–2027 годы». Согласно программе, центр компетенций по протонной терапии будет построен в Курчатовском институте.
Прежде центр протонной лучевой терапии планировали построить на базе Городской клинической больницы имени Боткина в Москве. Однако проект был заморожен.
«Отечественный протонный терапевтический комплекс, созданный под руководством члена-корреспондента РАН Владимира Балакина, уже несколько лет успешно работает в Медицинском радиологическом научном центре им. А. Ф. Цыба в Обнинске, — рассказывает Евгений Хмелевский, главный внештатный радиолог Минздрава, заведующий отделом лучевой терапии Института им. П. А. Герцена. — Современные медицинские ускорители для протонной лучевой терапии производят такие зарубежные фирмы, как IBA, Varian и Hitachi. Продукция IBA была разработана совместно с российскими учеными из ОИЯИ в Дубне».
«Метод флеш-терапии с использованием ультравысоких мощностей облучения представляется наиболее перспективным и, возможно, революционным в современной радиационной онкологии», — говорит Алексей Нечеснюк, заведующий отделением лучевой терапии НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева.
«За три года работы в нашем Центре протонной терапии прошли лечение уже более 1300 пациентов, и мы видим, что, в силу своих физических свойств, они более эффективны и при этом более безопасны для пациента, чем фотоны. Благодаря своим очевидным преимуществам этот метод лучевого лечения быстро распространяется в мире. В частности, в США поставлена цель через 10–15 лет лечить 25% онкологических пациентов на протонах», — рассказывает Аркадий Столпнер, председатель правления МИБС.
В развитых странах лучевую терапию в чистом виде или в сочетании с другими видами терапии (химиотерапия, иммунотерапия) получают до 70% онкологических больных. В России же пока — около 40% из-за нехватки технического оснащения радиологических отделений и специалистов: лучевых терапевтов и медицинских физиков. Об этом писали в своей статье «Адронная лучевая терапия: история, статус, перспективы» (журнал «Успехи физических наук», 2016 год) ученые-физики Владимир Хорошков и Геннадий Кленов, сотрудники НИЦ «Курчатовский институт — ИТЭФ».
По данным Комиссии Европейского сообщества, опубликованным в 1992 году, лучевая терапия является самым щадящим, неинвазивным и дешевым методом лечения онкологических больных (см. таблицу 1). Даже наиболее дорогая протонная и ионная лучевая терапия по стоимости сравнима с хирургическим лечением.
Таблица. Оценка относительной стоимости различных методов онкологической помощи (3)
Флеш-терапия — революционный способ лечения опухолей
Метод Относительная стоимость
Средняя стоимость лечения 1,0
Хирургия 0,87
Конвенциональная (рентгеновское излучение, y-излучение, пучки электронов) терапия 0,51
Лекарственные методы 2,27
Трансплантация костного мозга 12,0
Проторнная и ионная лучевая терапия 0,89
Два-три дня вместо полутора месяцев
Важнейшее препятствие для более широкого распространения протонной терапии — высокая стоимость лечения (в полтора-два раза дороже, чем облучение фотонами). «В этом смысле большие надежды возлагаются на флеш-терапию, которая позволяет доставлять большие дозы радиации, до 120 Гр, точно в цель буквально за секунду. При этом патологические клетки разрушаются, а нормальные ткани за счет огромной скорости доставки не получают повреждений», — продолжает Столпнер.
Компания Varian уже получила одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) США для проведения клинического исследования по лечению костных метастазов у больных пациентов. Следующим этапом будет расширение этого исследования и придание ему международного статуса. МИБС входит в состав международного консорциума, развивающего эту технологию, и надеется примерно через год получить одобрение российского Министерства здравоохранения на проведение подобного исследования. Если все пойдет по плану, то уже через три-шесть лет данная технология может войти в клиническую практику.
«Это приведет к серьезному удешевлению протонной терапии, ведь вместо пяти-шести недель мы сможем проводить полный курс радиотерапии за два-три дня», — резюмирует Столпнер.
К 2017 году, когда в Петербурге начал работу первый в России клинический центр протонной терапии МИБС, в мире лечение этим методом прошло более 160 тыс. человек. На сегодня, по данным PTCOG, их уже почти 220 тыс. А в нашей стране работают всего три клинических протонных центра — МИБС, центр в Обнинске и Димитровграде.
Скепсис по отношению к флеш-терапии
Вот что говорит один из пионеров российской лучевой терапии, медицинский физик ИТЭФ Владимир Хорошков: многократное облучение опухоли при традиционной протонной терапии позволяет застать все ее клетки в состоянии предмитоза, то есть в наиболее радиочувствительной фазе перед делением клетки. Поэтому многократность облучения делает опухоль более чувствительной к воздействию лучевой терапии, считает Хорошков. Кроме того, в перерывах между периодами облучения доброкачественные клетки, как правило, восстанавливаются лучше злокачественных.
«Флеш-терапия использует пока только протонные пучки, и до конца не ясны отдаленные последствия лечения таким методом. И все же методы лечения онкологии пучками протонов и тяжелых заряженных частиц надо всячески развивать и внедрять в практику», — размышляет Вячеслав Шуршаков, старший научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН, заведующий лабораторией «Радиационный контроль при космических полетах».
Динамика сооружения ЦАЛТ в мире («Коммерсантъ Наука» № 9 (1), апрель 2021)
Динамика сооружения ЦАЛТ в мире
Продлить жизнь обреченным
Юрий Удалов, исполняющий обязанности генерального директора Федеральный научно-клинического центра медицинской радиологии и онкологии Федерального медико-биологического агентства (Димитровград):
— Мы уже имеем возможность сделать первые выводы по пролеченным пациентам, так как оценка эффективности лечения может проводиться по истечении шести-девяти месяцев после лечения. Например, эффективность протонной терапии в комбинации с лекарственной терапией при лечении больных раком предстательной железы впечатляет. При оценке проведенного лечения за период шесть месяцев в 40% случаев по данным ПЭТ-КТ зарегистрирована полная метаболическая ремиссия, то есть отсутствие метаболически активной опухолевой ткани. Остальные пациенты находятся в процессе обследования. По предварительным данным, отсутствуют сведения о прогрессировании заболевания.
При лечении больных с первичными и вторичными злокачественными новообразованиями печени методом протонной терапии в комбинации с таргетной терапией частота положительного ответа составила 68%. Из чего мы уже можем сделать вывод, что протонная лучевая терапия в комбинации с лекарственной терапией, основанной на биологических параметрах опухоли, является высокоэффективным методом лечения, позволяет не только продлить жизнь еще некогда обреченным пациентам, но и добиться полной клинической ремиссии.
Как России наверстать упущенное
За последние 30 лет Россия существенно отстала в плане лучевой терапии от ведущих мировых стран. В данной ситуации надо сосредоточиться на том, чтобы интегрироваться в мировую индустрию, развивая те сферы, где мы действительно сильны. Например, в разработке медицинского программного обеспечения для протонных установок. Жизненно необходимо участвовать в международных мультицентровых клинических исследованиях, становясь частью мировой науки, одновременно перенимая передовые технологии, внедряя их в практику и, конечно, развивая их у себя, считает Аркадий Столпнер.
Главное, что нужно в России, — финансировать новые центры протонной терапии преимущественно в местах, где еще остаются специалисты в этой области, — в Москве на базе, в Дубне на базе ОИЯИ, уверен Александр Молоканов.
Иллюстрация: Флэш-терапия фотонным излучением: ученые научились избавляться от рака за секунду
mogilev.online
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435837/Flesh_terapiya_revolyutsionnyy_sposob_lecheniya_opukholey?fbclid=IwAR03QTqeM6ssvgbZVQPG-u98UsFj24XT-WZVc05UJWOTKnjpLh_t-JCh29Q
