Молниеносный протонный удар получают злокачественные клетки, ущерб здоровым минимален

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.

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.

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.

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.

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».

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.

Полина Юдина