Как улучшить протонную противораковую терапию

Эффективность протонного лечения можно увеличить, если облучать только саму опухоль – без прилегающих к ней здоровых тканей.

Говоря о противораковой терапии, мы имеем в виду либо химиотерапию, либо радиотерапию, либо иммунотерапию. При химиотерапии раковые клетки убивают специальными веществами, которые действуют прямо на опухоль; при иммунотерапии действуют через иммунную систему, стараясь разбудить ее собственные противораковые свойства – чтобы сам иммунитет начал «есть» злокачественные клетки; при радиотерапии опухоль облучают ионизирующим излучением.

Иммунотерапия считается более точной, действующей строго на опухоль, тогда как при химио- и радиотерапии страдают – порой довольно сильно – и здоровые ткани тоже. В случае с радиотерапией проблема состоит в том, что сложно настроить пучок излучения так, чтобы он поражал именно злокачественную зону. Но у радиотерапии есть несколько разновидностей. Можно облучать опухоль рентгеновским или гамма-излучением – электромагнитными волнами, которые «состоят» из квантов-фотонов. А можно облучать опухоль частицами – например, протонами.

Протонный пучок можно настроить гораздо более точно, так что луч не затронет здоровые ткани, окружающие опухоль. Протонную терапию применяет в онкологии уже около 10–15 лет, правда, метод этот не из дешевых, и потому обычно его используют в наиболее развитых странах. Протонами лечат главным образом опухоли шеи и головного мозга – там, где другие методы (в том числе и обычная фотонная радиотерапия) не помогают, а хирургическое вмешательство опасно.

В России пионером протонной терапии стал физик из подмосковного наукограда Протвино Владимир Балакин (член-корреспондент РАН, сотрудник Физико-технического центра Физического института им. П.Н. Лебедева). Он изобрел компактный и недорогой протонный ускоритель, один из таких ускорителей уже работает в Протвино. В 2015 году установка прошла сертификацию, и теперь на ней лечат пациентов Медицинского радиологического научного центра им. А. Ф. Цыба (Обнинск).

Сейчас при протонной терапии проводят нескольких сеансов облучения. Как мы сказали, метод весьма недешев, и необходимость нескольких сеансов делает его уж совсем дорогим. Можно ли удешевить процедуру – например, сократив продолжительность курса? Это и решили выяснить исследователи из лаборатории клеточной инженерии Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИТЭБ РАН) под руководством Светланы Заичкиной. Эксперимент проводили вместе с коллегами из Физико-теxничеcкого центpа Физичеcкого инcтитута им. П. Н. Лебедева PАН на комплексе протонной терапии «Прометеус» в Протвино.

Подопытным мышам в задние лапы вводили раковые клетки, которые через пять дней давали ощутимую злокачественную опухоль. Затем грызунов погружали в наркоз и закрепляли на платформе, наклонно погруженной в воду – это нужно было для того, чтобы создать эффект толщи тела. Состояние опухолей оценивали с помощью компьютерной томографии, после чего составляли план лечения. Мышей облучали дважды тонким сканирующим пучком протонов дозами по 30 грей с интервалами от 4 до 24 часов, причем у некоторых животных облучали фактически определяемый объем опухоли, у других же – опухоль с небольшим захватом окружающих тканей, так называемый планируемый объем. Еще одна группа мышей с опухолями служила контролем – их не облучали.

Дальше оставалось только наблюдать за состоянием животных. В течение месяца выяснилось, что рост опухолей замедлился в 5–6 раз по сравнению с тем, как развивался рак у контрольных мышей. Эффективнее всего протонная терапия действовала в том случае, когда облучали конкретный объем опухоли, без захвата прилегающих тканей. При этом интервал между двумя сеансами облучения не влиял на результат лечения.

Через месяц оказалось, что у многих мышей после облучения протонами исчезла опухоль – то есть их вылечили. Пропорции выздоровевших были такие: среди тех, у которых облучали конкретный объем опухоли, вылечились 81%, у тех же, у кого захватывали дополнительные ткани, опухоль исчезла только у 45%. Еще через месяц, однако, примерно у 60% выздоровевших мышей из обеих групп начались рецидивы опухоли на том же месте, но продолжительность жизни животных оказалась разной: те, у кого облучали только опухоль, жили на три месяца дольше тех, у которых обучали больший объем ткани. Что до тех, у которых рецидивов не было и у которых облучали только опухоль, то они жили на пять месяцев дольше (до 20 месяцев), то есть в среднем столько же, сколько жили необлученные здоровые мыши. Полностью результаты исследований опубликованы в журнале «Биофизика».

Общий вывод, который здесь можно сделать – что облучение протонами одной только опухоли в ее конкретном объеме оказывается более эффективным, чем облучение с захватом большего объема тканей. А это означает, что продолжительность курса можно действительно уменьшить – хотя, конечно, конкретные клинические рекомендации тут давать еще рано: чтобы понять, как именно и в каких случаях можно сокращать курс терапии, нужно провести больше исследований, и не только с мышами.

По словам одного из соавторов статьи, старшего научного сотрудника ИТЭБ РАН Ольги Розановой, в мире вообще не так много установок протонной терапии, и у врачей еще нет достаточного опыта в применении такого метода. Кроме того необходимо изучить возможные отдаленные последствия такой терапии. Все это следует проделывать систематически, а такую возможность пока дают только модельные эксперименты на животных, в которых можно отрабатывать разные схемы, дозы облучения, и наблюдать эффекты в течение жизни.

Здесь стоит отметить, что в мире лишь единичные лаборатории имеют возможность исследовать протонную терапию опухолей при облучении животных, обычно для этого используют только культуры клеток. Так что остается надеяться, что совместные эксперименты исследователей из ИТЭБ’а и Физического института им. П.Н. Лебедева продолжатся и в дальнейшем.