Ядерные технологии — это давно не только про смертельное оружие.
Даже наоборот. Сегодня мирный атом лечит болезни, одно упоминание о которых раньше убивало любую надежду. Радиоактивные изотопы находят и прицельно уничтожают клетки раковой опухоли. Ученые определили, какие конкретно изотопы лучше всего воздействуют на те или иные органы. Используя эти знания, в Томском политехе создают радиофармпрепараты на исследовательском ядерном реакторе.
Радиоизотопы: что это такое?
Изотопы — это атомы одного химического элемента, которые отличаются друг от друга своей массой. Радиоизотопы — это изотопы, которые подвергаются радиоактивному распаду, они нестабильны.
В медицине с помощью радиоизотопов диагностируют и лечат рак, сердечно-сосудистые заболевания и заболевания головного мозга. Разные молекулярные векторы воздействуют на разные органы с помощью изотопов.
- Диагностические радиофармпрепараты используются в качестве вспомогательного средства для определения наличия и степени злокачественной опухоли, помогают отбирать пациентов для специфического лечения, оценивать и прогнозировать индивидуальную реакцию на терапию.
- Терапевтические радиофармпрепараты позволяют лечить разные виды рака и другие заболевания. Радиоактивное вещество направленно воздействует на раковые клетки, практически не затрагивая здоровые.
Как создаются лекарства для ядерной медицины
Чтобы создать лекарство на основе радионуклидов, сначала получают необходимый изотоп в реакторе или циклотроне, а затем вводят в химическое соединение, близкое по составу и свойствам с тем, которым «питается» тот или иной орган. К пациентам вещество попадает чаще всего в виде инъекции в форме конечного радиофармпрепарата, который поступает в медучреждение от производителя, либо в форме субстанций, из которых в медики сами готовят РФЛП.
«Радиоактивный изотоп выступает меткой в радиофармацевтическом лекарственном препарате, который при диагностике регистрируется гамма-камерой или при терапии оказывает лечебное воздействие на организм. При диагностике радиоактивная метка „прикрепляется“ к реагенту и накапливается в определенном органе. Далее по количественному накоплению, скорости накопления и выведения выявляют работоспособность органа. При терапии изотоп вводится в организм для борьбы со злокачественным новообразованием», — поясняет начальник производственного отдела радиофармпрепаратов, заведующий лабораторией № 31 Учебно-научного центра «Исследовательский ядерный реактор» ТПУ Евгений Нестеров.
На базе исследовательского реактора ИРТ-Т в ТПУ получают диагностический изотоп технеций-99м. ТПУ обеспечивает потребности в этом элементе клиник Сибири, Урала и Дальнего Востока. Кроме того, сегодня в рамках программы «Приоритет 2030» ведутся исследования по использованию технеция-99м для создания новейших антибиотиков и препаратов для противораковой терапии и кардиологии. На базе реактора действует единственное в России производство дефицитного радиоактивного фосфора-32. Разработаны оригинальные технологии получения лютеция-177, иридия-192, вольфрама-188, рения-188, итрия-90 и других изотопов.
Что же конкретно лечат или диагностируют эти изотопы?
- технеций-99м — диагностика внутренних органов. Изотоп встраивается в молекулу химического соединения, близкого по составу и свойствам с тем, которым «питается» тот или иной орган, и на некоторое время накапливается в нем. Раковые клетки более интенсивно поглощают это соединение с изотопом, тем самым при его регистрации гамма-лучи дают более интенсивное обнаружение. То есть где больше накапливается радиоактивности, там и проблемный участок.
- фосфор-32 — лечение избыточного количества эритроцитов.
- лютеций-177 — терапия редких видов рака (пептидорецепторное лечение рака).
- иридий-192 — брахиотерапия при некоторых видах рака. Вводят непосредственно в опухоль в виде микрошариков или иголочек. Бета-излучение точечно воздействует на раковые клетки.
- вольфрам-188 — материнский изотоп для генераторов рения-188.
- рений-188 — терапия карциномы мозга, костных метастазов.
- иттрий-90 — лечение рака печени. Вводят непосредственно в опухоль в виде микрошариков или иголочек.
«Для получения нужного нам конкретного изотопа мы сначала проводим ядерно-физические расчеты по его получению и определяем мишенный материал. Мишенный материал — это химическое соединение с материнским изотопом, при воздействии на который нейтронами ядерного реактора происходит образование нового радионуклида с определенным выходом. Например, для получения технеция-99м мы облучаем в ядерном реакторе изотоп молибдена-98, который при воздействии нейтронов переходит в молибден-99, который в свою очередь распадается и переходит в технеций-99м. Его и выделяют радиохимики с помощью химических методов.
Процесс облучения — это выдержка мишенного образца, например, порошка оксида молибдена, внутри ядерного реактора. Сотрудники запаковывают мишень в герметичную оболочку и с помощью дистанционных приспособлений с верхней площадки реактора погружают ее внутрь ядерного реактора, затем после определенной выдержки — от секунд до нескольких месяцев, достают и радиохимически перерабатывают с получением нужного изотопа», — говорит Евгений Нестеров.
Что дальше?
Ядерная медицина на базе исследовательского реактора ТПУ продолжает развиваться. Сейчас ученые проводят исследования нейтрон-захватной терапии с использованием изотопа гадолиния.
Нейтрон-захватная терапия — это перспективная методика лечения злокачественных опухолей. В России эта технология практически нигде не применяется, потому что для нее нужен очень дорогой медпрепарат. Обычно используют изотоп бора, но он прошел официальную регистрацию только в Японии.
В Томском политехе нашли альтернативу — препараты с изотопом гадолиния. Теоретические исследования показали, что он может быть полноценной альтернативой бору, к тому же уже есть недорогие и доступные контрастные препараты на его основе, зарегистрированные для МРТ. Уже проведены успешные клеточные испытания, сейчас ученые проводят медико-биологические исследования на экспериментальных животных.