Нейтроны в онкологии. Прошлое, настоящее и будущее. Обзор
Автор: Мардынский Ю.С., Гулидов И.А., Иванов С.А., Каприн А.Д., Гордон К.Б.
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 1 т.33, 2024 года.
Бесплатный доступ
В течение многих десятилетий нейтроны активно применяли при лучевой терапии различных онкологических заболеваний. Среди вариантов адронной терапии быстрые нейтроны стали одними из первых, чьё применение было подтверждено с точки зрения доказательной медицины. В свете последних достижений традиционной фотонной терапии интерес к быстрым нейтронам практически угас, несмотря на имеющиеся уникальные особенности их биологических эффектов. В то же время активно развивается направление нейтрон-захватной терапии, в концепцию которого заложена высокая прецизионность метода лечения, позволяющая минимизировать токсичность лечения. Заслуживает внимание и ещё один способ применения нейтронов - в виде источников для контактной брахитерапии. В России различные методы терапии нейтронами были глубоко изучены, начиная с фундаментальных аспектов, и заканчивая непосредственно широким использованием в различных клинических ситуациях. Такие возможности были обеспечены обширной исследовательской инфраструктурой физики частиц и её доступности для исследователей и клиницистов. В современной клинической перспективе различные виды нейтронной терапии могут представлять собой эффективную опцию лечения при определённых клинических показаниях. К таким случаям традиционно относят т.н. радиорезистентные опухоли, которые принято считать малочувствительными к редкоионизирующим излучениям. Данный краткий обзор посвящён истории применения нейтронов с момента их открытия и на текущий момент, а также обсуждению их роли в лучевой терапии.
Онкология, лучевая терапия, нейтроны, нейтрон-захват, брахитерапия, радиотерапия, радиорезистентность, фотонно-нейтронная терапия, дистанционная нейтронная терапия, адронная терапия, терапия частицами, радиология, ядерная медицина и визуализация
Короткий адрес: https://sciup.org/170204362
IDR: 170204362 | DOI: 10.21870/0131-3878-2024-33-1-40-54
Текст научной статьи Нейтроны в онкологии. Прошлое, настоящее и будущее. Обзор
Появление и последующее развитие нейтронной терапии произошло спустя всего 6 лет после открытия в 1932 г. нейтрона английским физиком Джеймсом Чедвиком. С 1938 по 1943 гг. в США на циклотроне в Беркли, где впервые было использовано нейтронное излучение, лечение получили более 200 больных злокачественными новообразованиями. Организатором и руководителем этих исследований был профессор R. Stone. Несмотря на высокий местный противоопухолевый эффект, этот опыт был признан неудачным из-за большого числа выраженных лучевых реакций и повреждений со стороны пограничных органов и тканей [1, 2].
В последующем появление новых знаний о радиобиологических свойствах быстрых нейтронов позволило G. Silini и S. Hornesy провести ретроспективный анализ тех, самых первых, неудачных результатов нейтронной терапии и объяснить причины частого развития серьёзных осложнений и, в некоторой степени, реабилитировать метод лечения [3]. Важно отметить, что быстрые нейтроны не имеют каких-либо преимуществ по сравнению с фотонной терапией в распределении дозы по глубине, что в значительной степени увеличивает риск лучевых
Мардынский Ю.С. – гл. науч. сотр., чл.-корр. РАН, д.м.н., проф.; Гулидов И.А. – зав. отд., д.м.н., проф.; Иванов С.А. – директор, чл.-корр. РАН, д.м.н., проф. каф. РУДН; Гордон К.Б. * – ст. науч. сотр., к.м.н., доцент РУДН. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. Каприн А.Д. – ген. директор, директор МНИОИ им. П.А. Герцена, зав. каф. РУДН, акад. РАН, д.м.н., проф. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.
повреждений, учитывая более высокую относительную биологическую эффективность (ОБЭ) этого излучения. В ходе радиобиологических экспериментов была выявлена особенность увеличения ОБЭ нейтронов при уменьшении дозы за фракцию, определённого снижения ОБЭ при повышении энергии излучения, а также тот факт, что ОБЭ нейтронов слишком широко варьирует для различных тканей организма [4]. Мега-вольтное нейтронное излучение имеет ряд преимуществ, позволяющих с успехом использовать его в тех радиобиологических ситуациях, где фотонное и электронное излучение малоэффективно. К таким преимуществам, характерным для плотно-ионизирующего излучения, можно отнести слабую зависимость действия от степени насыщения клеток кислородом, фазы клеточного цикла и морфологического типа клеток. Однако именно эти особенности, в сочетании с особенностями пространственного распределения дозы, создали серьёзные трудности при планировании и реализации дистанционной нейтронной терапии, обусловленные необходимостью поиска компромисса между эффективностью воздействия на опухоль и недопустимостью осложнений со стороны критических органов и близлежащих тканей [5].
Дистанционная нейтронная терапия
Интерес радиационных онкологов к этому виду излучения проявился с новой силой после исследований по применению быстрых нейтронов, проведённых M. Catterall на циклотроне в радиологическом центре Хаммерсмит (Великобритания) у онкологических больных. Результаты этих исследований были обобщены в монографии в 1979 г. «Быстрые нейтроны в лечении рака» [6]. В работе были использованы нейтроны со средней энергией около 8 МэВ. Кривая поглощения их в ткань-эквивалентной среде приближалась к таковой при гамма-излучении 60Со. Таким образом, важным выводом этой работы было подтверждение высокой радиобиологической эффективности нейтронов при правильном комбинировании видов терапии, в первую очередь, при сочетании нейтронов с другими, щадящими видами излучения. M. Catterall и соавт. были получены убедительные данные о преимуществах нейтронной терапии по сравнению с фотонной терапией при опухолях головы и шеи, центральной нервной системы, слюнных желёз, сарком мягких тканей. Разработанная ими программа лечения при опухолях головы и шеи приводила к потрясающим для того времени результатам – полной регрессии опухоли в 95% случаев. Наряду с уменьшением частоты возникновения рецидивов заболевания выживаемость больных составила 76% после нейтронной терапии, в сравнении с 19% после фотонной терапии тех лет [7].
Вслед за английскими исследователями интерес к нейтронной терапии проявили в Америке, Германии, Японии и других странах. Так, в США был накоплен опыт нейтронной терапии более 10000 онкологических больных при новообразованиях околоносовых пазух и метастазах в лимфоузлы шеи, в результате которого были выявлены преимущества нейтронной терапии перед традиционным облучением и оперативным вмешательством [8]. Опыт лечения более 1500 больных в Японии подтвердил повышение эффективности нейтронного излучения при радиорезистентных опухолях: аденокарцином слюнных желёз, околоносовых пазух, сарком мягких тканей [9].
Высокая эффективность дистанционной нейтронной терапии (ДНТ) в отношении ряда нозологий была подтверждена также и в СССР: сначала лечение было опробовано в НИИ онкологии Томского научного центра РАН (на циклотроне У120 6,3 МэВ с 1983 г.), а чуть позднее и в Уральском центре ядерной медицины в г. Снежинске [10].
За прошедшие годы в мире клиническая оценка эффективности мега-вольтной нейтронной терапии проведена более чем у 35000 больных [11]. При этом в двух научных центрах (Обнинск, РФ и Мюнхен, ФРГ) для нейтронной терапии были использованы реакторные нейтроны, также подтвердившие высокую эффективность этого метода. Для ДНТ в основном используются быстрые нейтроны в диапазоне энергий 1-20 МэВ, вырабатываемые нейтронными генераторами, циклотронами, но крайне редко – реакторами. Ниже в табл. 1 представлены основные мировые центры, где проводилась ДНТ.
Таблица 1 Центры нейтронной терапии в мире
Центр |
Год запуска |
Количество пролеченных больных |
Источник нейтронов с энергией пучка, МэВ |
Хаммерсмит (Великобритания) |
1966 |
3000 + |
Циклотрон 14 МэВ |
Батавия (США) |
1976 |
3300 + |
Ускоритель 40 МэВ |
Сиэтл (США) |
1984 |
2800 + |
Циклотрон 30 МэВ |
Детройт (США) |
1990 |
2200 + |
Циклотрон 30 МэВ |
Мюнхен (ФРГ) |
1985 |
900 + |
Урановый реактор 1,4 МэВ |
Хьюстон (США) |
1988 |
1500 + |
Циклотрон 40 МэВ |
Эссен (ФРГ) |
1978 |
800 + |
Циклотрон 6,5 МэВ |
Йоханнесбург (ЮАР) |
1988 |
1700 + |
Циклотрон 40 МэВ |
Томск (РФ) |
1983 |
1500 + |
Циклотрон 6,3 МэВ |
Обнинск (РФ) |
1985 |
500 + |
Реактор 1,9 МэВ |
Снежинск (РФ) |
1999 |
1000 + |
Нейтронный генератор 14 МэВ |
Представленные в таблице данные говорят о широком разнообразии источников генерации быстрых нейтронов в различных странах, следовательно, и о различии физико-технических, биологических характеристик нейтронов в этих центрах, что оказало значительное влияние на клинические результаты исследований. До недавнего времени клинические исследования в области дистанционной нейтронной и фотонно-нейтронной терапии у онкологических больных осуществлялись суммарно в 17 центрах по всему миру.
Но, несмотря на вариабельность оборудования, результаты ДНТ в этих центрах подтвердили преимущество этого метода лечения при использовании в составе комбинированной и сочетанной фотонно-нейтронной терапии (СФНТ), особенно при мягкотканных саркомах и опухолях слюнных желёз. Так, при ДНТ новообразований слюнных желёз полная регрессия опухоли была определена в 83-93%, а локальный контроль был достигнут в 73-81% случаев. При сочетанной гамма-нейтронной терапии опухолей области головы и шеи, по данным различных европейских и американских центров, полная регрессия опухоли была получена в 43-83% случаев в зависимости от её гистологической структуры, стадии и локализации [12-15]. О высоком уровне контроля первичного очага при ДНТ мягкотканных сарком, в 2 раза превышающем результаты фотонной терапии (ФТ), сообщал M. Steingraber и соавт. [16]. По данным N. Breteau и соавт. при неоперабельном раке прямой кишки после нейтронной лучевой терапии контроль над первичным очагом был отмечен в 74% случаев [17]. Об увеличении частоты местной излеченности после ДНТ по сравнению с ФТ при меланоме и раке молочной железы сообщала M. Catterall [7, 18]. В одном из немногих рандомизированных исследований СФНТ и ФТ G. Laramore и соавт. выявили увеличение 3-летней выживаемости после ДНТ в подгруппе с местнораспространённым немелкоклеточным раком лёгких [19].
В целом по данным зарубежных авторов установлено превосходство различных вариантов ДНТ над ФТ при опухолях слюнных желёз, околоносовых пазух, неэпидермоидных и рецидивных опухолях головы и шеи, мягкотканных саркомах, аденокарциноме предстательной железы, а также при паллиативной терапии меланомы и рака прямой кишки. При этом наиболее оптимальным вариантом стали считать СФНТ, с вкладом нейтронов в общую биологическую дозу от 20 до 40%, что позволило существенно расширить контингент больных, которым было возможно применение данного метода лучевой терапии [20].
Россия располагает значительным опытом нейтронной терапии злокачественных новообразований за счёт деятельности трёх российских центров нейтронной терапии (Томск, Обнинск, Челябинск), составляющим более 3000 наблюдений [21]. Так, в Томске на циклотроне У-120 при использовании нейтронов с энергией 6,3 МэВ пролечено более 1000 больных, преимущественно с радиорезистентными формами злокачественных новообразований. Вклад нейтронов в общую дозу при комбинированной терапии местнораспространённого рака слюнных желёз составлял от 46 до 48%. Общая и безрецидивная 5-летняя выживаемость больных, получивших послеоперационный курс, составила 64,5 и 72,4% при СФНТ и соответственно 51,1 и 42,4% при ФТ [22].
Уральский центр нейтронной терапии (Челябинская область, Снежинск) начал функционировать в 1999 г. на базе генератора быстрых нейтронов мощностью 14 МэВ. За годы работы центра курс СФНТ был реализован более чем у 1200 пациентов. Достоверное улучшение локо-регионарного контроля при СФНТ опухолей головы и шеи составило 56% против 25% при ФТ. Увеличение общей и безрецидивной выживаемости по сравнению с традиционной ФТ у больных с опухолями головы и шеи, молочной железы, головного и спинного мозга, саркомах, опухолях орбиты в среднем в 2 раза превышала таковые при ФТ [23, 24].
Как уже было отмечено, только два учреждения в мире располагают клиническим опытом использования нейтронов ядерных реакторов для терапии злокачественных новообразований: НИИМР АМН СССР (в н/в МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России) и клиника лучевой терапии и радиологической онкологии Технического университета Мюнхена (ФРГ). В Мюнхене реакторные нейтроны использовались, в основном, в схемах паллиативной терапии злокачественных новообразований. Позитивный опыт такой терапии составил более тысячи наблюдений. Пациенты во время терапии находились в специальном блоке в непосредственной близости от реактора, тогда как в Обнинске они находились в специальном терапевтическом блоке на удалении от реактора около 12 м, что существенно улучшало параметры пучка и проникающую способность нейтронов со средней мощностью всего лишь около 1 МэВ [10].
Клиническим исследованиям реакторных нейтронов в МРНЦ предшествовал большой объём радиобиологических экспериментов по оценке динамики ОБЭ в зависимости от изменения пространственно-временных параметров планирования лучевой терапии. В результате СФНТ была успешно реализована у более 500 больных злокачественными новообразованиями и прекращена в связи с консервацией реактора БР-10. Реализация СФНТ с вкладом нейтронов радикального курса 20-40% при ОБЭ 3,5-5 в зависимости от величины фракции позволила добиться высокой эффективности лечения при удовлетворительной переносимости его пограничными с опухолью нормальными тканями. 5-летняя безрецидивная выживаемость больных плоскоклеточным раком органов полости рта и ротоглотки после СФНТ составила 41,5% по сравнению с 19% после ФТ. 5-летняя выживаемость больных раком гортани после СФНТ составила 89,2 и 65,2% -после радикального курса ФТ [15]. При раке молочной железы 5- и 10-летняя выживаемость после СФНТ составила соответственно 58,1 и 29,5%, а после ФТ – 35,4 и 7,4% соответственно [25, 26]. Эти результаты были получены на фоне вполне приемлемой на тот момент токсичности методики СФНТ. Хорошая переносимость лечения позволила с успехом использовать СФНТ даже при лечении рецидивных новообразований, когда толерантность окружающих тканей снижена за счёт предшествовавшей терапии, а рецидивная опухоль приобретает резистентность к редкоионизирующему излучению. После СФНТ полная регрессия была отмечена в 52% случаев рецидивных новообразований органов полости рта и ротоглотки, тогда как после ФТ таких случаев не было выявлено. Общая выживаемость через год после СФНТ составила 82,6%, тогда как после ФТ – 36% [27].
Контактная брахитерапия источниками нейтронов
Начало клинического использования нейтронного источника 252Cf в клинической радиобиологии и аппликационной брахитерапии относится к 70-м годам прошлого столетия, практически сразу после получения первых образцов закрытых источников этого радионуклида, и уже на фоне осознания проблем и преимуществ дистанционной лучевой терапии быстрыми нейтронами [28, 29].
В 1967 г. C. Wright и соавт. сообщили об изготовлении игл на основе радиоактивного элемента 252Cf [30]. Деление и распад этого нуклида сопровождается испусканием короткопробеж-ных нейтронов (3,1%), альфа-частиц (96,9%), бета-частиц, а также рентгеновского и гамма-излучения. Эффективный период полураспада радионуклида составляет 2,64 года. Калифорний является источником нейтронного излучения высокой мощности (2,3 х 1012 нейтрон/с).
В свою очередь, в СССР поисковые исследования по применению 252Cf в медицине были также начаты в середине 60 годов прошлого столетия. И уже в 1973 г. клиническое использование этого источника было начато в НИИМР АМН СССР. К 2014 г. число больных, получивших лечение с этим излучением, составило более 580 человек. Клиническим исследованиям в России и за рубежом предшествовал большой объём радиобиологических экспериментов, подтвердивших высокую противоопухолевую эффективность 252Cf. На основании этих исследований в СССР были разработаны и созданы аппараты АНЕТ-1 для внутритканевой и АНЕТ-В для внутриполост-ной терапии, которые, впрочем, не нашли широкого применения и применялись только в специализированных исследовательских центрах [31].
Использование 252Cf при брахитерапии явилось новой возможностью применения уникальных свойств нейтронного излучения в онкологии. Поскольку величина нейтронного компонента излучения 252Cf составляет около 50-60%, а ОБЭ примерно 5, то не менее 80% биологической дозы создаётся именно за счёт плотноионизирующего компонента. Согласно данным различных авторов, фактор терапевтического выигрыша 252Cf варьирует в пределах 1,2-1,4, что указывает на определённые преимущества перед традиционно применяемыми источниками ионизирующего излучения для брахитерапии [31].
Важнейшим фактором в возможности определения эффективности лучевой терапии является фактор выбора оптимальной лечебной дозы излучения, базирующийся на максимально возможном повреждении опухоли при приемлемой реакции со стороны окружающих органов и тканей. Для брахитерапии 252Cf, по данным большинства исследователей, эта доза варьирует от 7 до 10 Гр для первичных новообразований, и около 6-7 Гр для рецидивных, при ОБЭ, равном 5-7. В комбинации с конвенциональной дистанционной лучевой терапией доза нейтронов снижается до 5-6 Гр. При таких условиях, согласно данным отдельных исследований, полная резорбция опухоли была отмечена у 60-85% больных, причём в 70-80% это было в случае рецидивных опухолей области головы и шеи. В МРНЦ аккумулирован значительный опыт использования 252Cf при лечении опухолей органов головы и шеи – 586 больных. Полученные результаты заметно отличались в зависимости от сочетания с другими методиками лечения, локализации и распространённости опухоли, а вот её морфология при этом никакой роли не играла (табл. 2) [32].
Таблица 2
Общая 5-летняя выживаемость больных в зависимости от методики лечения/локализации опухоли при брахитерапии 252Cf
Группа |
Метод лечения |
Общая выживаемость |
I |
252Cf полость рта |
67,0±8,3% |
II |
252Cf рецидив |
35,6±10% |
III |
252Cf губа |
84,0±8,6% |
IV |
ДЛТ* + 252Cf (полость рта) |
37,7±10,5% |
V |
252Cf + ДЛТ (полость рта) |
47,7±8,2% |
VI |
ПХТ** + 252Cf (полость рта) |
86,1±3,1% |
VII |
ДЛТ + ПХТ + 252Cf (полость рта) |
84,1±3,5% |
* ДЛТ – дистанционная лучевая терапия; **ПХТ – полихимиотерапия.
В 1970-1980-х гг. также были попытки использования калифорния и во внутриполостной брахитерапии. Так, Y. Maryama и соавт. представили опыт проведения нейтронной брахитерапии с 252Cf у 218 больных раком шейки матки. Были протестированы различные комбинации и последовательности проведения дистанционной гамма-терапии с брахитерапией, и также с хирургическим методом лечения [33]. Несмотря на неоднородность групп, авторы отметили высокую эффективность источников калифорния. Схожие результаты были получены и другой группой учёных. Е. Tacev и соавт. представили в 2003 г. результаты уже рандомизированного исследования, в которое было включено 227 пациенток с IIB и IIIB стадиями рака шейки матки. Первая группа облучалась с 252Cf, а во второй использовали источники гамма-излучения (226Ra или 137Cs). Как отмечают авторы, применение калифорния позволило повысить выживаемость пациенток на 18,9-22,8% в сравнении со стандартной терапией [34].
Среди современных работ заслуживает внимания опыт китайских исследователей, которые в 2017 г. представили результаты 4-летнего наблюдения за 32 больными локализованным раком анального канала, получившим брахитерапевтический буст с использованием калифорния, после ДЛТ. При этом 4-летний локальный контроль достиг 96,9%, без развития осложнений выше 2 ст. Это исследование можно назвать хорошим примером органосохранного лечения при применении нейтронной терапии [35].
В целом, согласно немногочисленным исследованиям, использование контактной нейтронной терапии в сочетании с ДЛТ и ПХТ при опухолях головы и шеи, опухолях малого таза и ряда других нозологий имеет хороший потенциал, позволяет достичь высоких показателей 5-летней выживаемости, в чём-то превосходящих и хирургический, и другие методы лечения. Однако реализация метода требует тщательной подготовки специалистов, а производство небольшого количества крайне дорогостоящих источников для медицинских целей является попросту нерентабельным.
Нейтрон-захватная терапия
Перспективным направлением в решении проблемы избирательного поражения клеток злокачественных опухолей является развитие метода нейтрон-захватной терапии (НЗТ). Для этой цели используются не быстрые, а тепловые (<0,025 эВ) и эпитепловые (надтепловые) нейтроны в диапазоне энергий от 1 эВ до 10 КэВ. В основе метода НЗТ лежит способность ядер некоторых химических элементов (10B, 6Li, Cd, 157Gd) интенсивно поглощать тепловые и эпитепо-вые нейтроны с образованием сугубо локального (короткопробежного) вторичного излучения с высокой ОБЭ [36].
Впервые о возможности проведения НЗТ упомянул G. Locher ещё в 1936 г., а I. Farr и соавт. впервые сообщили о её применении в 1954 г. в США [37, 38]. Важную роль в развитии метода НЗТ сыграли исследования японского учёного H. Hatanaka при злокачественных новообразованиях головного мозга [39]. В настоящее время именно Япония располагает самым многочисленным и положительным опытом лечения методом НЗТ (более 400 таких больных) [40].
Технологические трудности реализации НЗТ не уменьшают её значимости для онкологической практики и перспектив дальнейшего прогресса лучевой терапии. Из большого числа элементов с широким сечением захвата только 10B и 157Gd, благодаря более благоприятным физическим и химическим свойствам, нашли практическое применение. Так, при взаимодействии тепловых нейтронов с молекулой бора образуются альфа-частицы и 7Li с минимальным пробегом, фактически в пределах одной клетки, что свидетельствует о высокой избирательности воздействия такого варианта плотноионизирующего излучения. При использовании гадолиния избирательность воздействия гораздо ниже, поскольку при взаимодействии его с тепловыми нейтронами образуется ещё и вторичное гамма-излучение, и электроны, ОБЭ которых и избирательность воздействия, естественно, ниже, чем альфа-излучение. Однако эти особенности, с другой стороны, позволяют контролировать концентрацию радиофармпрепарата (РФП) в опухоли и окружающих тканях, что весьма затруднительно при применении 10B.
До настоящего времени НЗТ реализована у более чем тысячи больных при различных типах опухоли, среди них более 2/3 составляют опухоли головного мозга, головы и шеи. Во всех случаях были использованы эпитепловые и тепловые нейтроны ядерных реакторов. Самое большое число наблюдений приходится на Японию, где их число постоянно увеличивается. К примеру, одно из последних исследований японских коллег JapicCTI-194640 включало 21 пациента с рецидивами опухолей головы и шеи. После проведения лечения объективный ответ опухоли был зарегистрирован в 71% случаев [41]. НЗТ опухолей головного мозга, головы и шеи, включая меланому, является на сегодня наиболее развивающимся направлением опять же в Японии, а также в Финляндии и США. Так, наиболее существенный опыт применения бор-нейтронозахват-ной терапии (БНЗТ) при злокачественных новообразования головного мозга был представлен в 2009 г. S. Miyatake и соавт. Более 160 больных глиобластомой и злокачественной менингиомой получили БНЗТ в рамках лечения первичной или рецидивной опухоли. В целом, эффективность соответствовала фотонным методам (медиана выживаемости 15,6 мес. – 23,5 мес.). Однако авторы отметили большое количество радионекрозов и псеводпрогрессий опухоли [42]. Опыт же применения БНЗТ для лечения других локализаций, как правило, ограничивается лишь презентациями отдельных клинических случаев [43].
В последние годы отмечена тенденция к использованию для НЗТ компактных нейтронных генераторов. Использование нейтронных генераторов в будущем позволит создавать центры НЗТ непосредственно в профильных медицинских учреждениях и значительно увеличить возможности практического применения этого перспективного метода лечения онкологических больных. Однако не генерация нейтронов, а поиск оптимального РФП, является наибольшей проблемой, сдерживающей развитие метода [36].
На сегодняшний день фактическое клиническое использование БНЗТ ограничено только центрами Японии и одобрено там в рамках клинических исследований только при лечении ангиосарком и меланом [44]. Что же касается разработки РФП и технической составляющей, то это направление продолжает динамично развиваться более чем в 200 лабораториях и 30 научных центрах мира.
Заключение
Использование нейтронного излучения в лучевой терапии прошло через ряд сложных этапов своего развития. К его неоспоримому преимуществу продолжает относиться высокая плотность ионизации излучения, позволяющая нивелировать эффект кислородного насыщения, степень дифференцировки и морфологии опухолевых клеток, а также стадии деления клеточного цикла, что особенно важно для резистентных к редкоионизирующему излучению опухолей. Несмотря на это, до настоящего времени не созданы специальные медицинские источники для дистанционного нейтронного излучения, позволяющие внедрить этот метод в практику лучевой терапии.
В настоящее время ДНТ в онкологической практике практически не используется. За рубежом осталось единственное функционирующее отделение в Университетской клинке Вашингтона, США. Также необходимо отметить продолжение работ и в России, на исследовательском пучке нейтронов в Томске. В первую очередь, эта ситуация связана с развитием фотонных технологий, которые в своих современных исполнениях (линейные ускорители электронов с технологиями модуляции пучка и визуализации) одномоментно позволяют обеспечить как эффективность, так и безопасность лечения пациентов, чего с быстрыми нейтронами так и не удалось достичь. Также значимым фактором явилось повсеместное ужесточение правил страховой медицины в отношении несертифицированных методов лечения и оборудования. Стоит отметить, что при этом только быстрые нейтроны остаются одним из первых методов адронной терапии, получивших одобрение с точки зрения доказательной медицины. Вполне вероятно, что в ближайшее время за счёт развития технологий компактных генераторов быстрых нейтронов и внедрения достижений современной ФТ этот некогда перспективный метод лечения удастся реабилитировать. Возможно, в современной онкологии облучение быстрыми нейтронами в сочетании с линейными ускорителями электронов или протонами стоит рассматривать в качестве дешёвой альтернативы С-ионной терапии.
На сегодняшний день и так не слишком распространённую методику брахитерапии источниками 252Cf постигла аналогичная быстрым нейтронам участь. Оставаясь технически сложным и не тиражируемым, данный метод лечения окончательно перестал соответствовать требованиям современной доказательной медицины и был вытеснен более понятными, традиционными вариантами классической фотонной лучевой терапии, хирургией и лекарственной противоопухолевой терапией. Дальнейшее использование и развитие метода остаётся под вопросом.
К наиболее привлекательному и перспективному методу нейтронной терапии следует отнести НЗТ, поскольку в основе лежит «элегантная» идея уничтожения опухолевых клеток в результате ядерной реакции внутри них, без вовлечения в процесс здоровых тканей. Однако на текущем уровне прогресса технологий облучения и радиофармацевтики, НЗТ продолжает топтаться на начальных стадиях своего развития, и потребуется немало времени и усилий для широкого внедрения его в клиническую практику.
Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 24-45-00031,
Список литературы Нейтроны в онкологии. Прошлое, настоящее и будущее. Обзор
- Chadwick J. Possible existence of a neutron //Nature. 1932. V. 129. P. 312.
- Stone R. Neutron therapy and specific ionization //Am. J. Roentgenol. Radium. Ther. 1948. V. 59, N 6. P. 771-785.
- Silini G., Miller R. A model for the study of X-ray and neutron effects on tumor cell populations //Tumori J. 1964. V. 50, N 1. P. 13-24.
- Hornsey S., Field S. The RBE of cyclotron neutrons for effects on normal tissues //Eur. J. Cancer. 1974. V. 10, N 4. P. 231-234.
- Jones B. Clinical radiobiology of fast neutron therapy: what was learnt? //Front. Oncol. 2020. V. 10. P. 1537.
- Catterall M., Bewley D. Fast neutrons in the treatment of cancer. London: Academic, 1979. 394 p.
- Catterall M. First randomized clinical trial of fast neutrons compared with photons in advanced carcinoma of the head and neck //Clin. Otolaryngol. Allied Sci. 1977. V. 2, N 4. P. 359-372.
- Lindsley K.L., Cho P., Stelzer K.J., Koh W.J., Austin-Seymour M., Russell K.J., Laramore G.E., Griffin T.W. Clinical trials of neutron radiotherapy in the United States //Bull. Cancer Radiother. 1996. V. 83 (Suppl.). P. 78s-86s.
- Tsunemoto H. Fast neutron therapy in the National Institute of Radiological Sciences; 10 years’ experience and future study //Gan No Rinsho. 1988. V. 34, N 13. P. 1833-1838.
- Гулидов И.А., Асланиди И.П. О состоянии и перспективах развития нейтронной терапии //Вопросы онкологии. 2014. Т. 60, № 4. С. 408-412.
- Goodhead D.T. Neutrons are forever! Historical perspectives //Int. J. Radiat. Biol. 2019. V. 95, N 7. P. 957-984.
- Douglas J.G., Koh W.J., Austin-Seymour M., Laramore G.E. Treatment of salivary gland neoplasms with fast neutron radiotherapy //Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg. 2003. V. 129, N 9. P. 944-948.
- Timoshchuk M.A, Dekker P., Hippe D.S., Parvathaneni U., Liao J.J., Laramore G.E., Dillon J.K. The efficacy of neutron radiation therapy in treating salivary gland malignancies //Oral Oncol. 2019. V. 88. P. 51-57.
- Liao J.J., Parvathaneni U., Laramore G.E., Thompson J.A., Bhatia S., Futran N.D., Bhrany A.D., Hawes S.E., Ladra M. Fast neutron radiotherapy for primary mucosal melanomas of the head and neck //Head Neck. 2014. V. 36, N 8. P. 1162-1167.
- Mardynsky Y.S., Sysoyev A.S., Andreyev V.G., Gulidov I.A. Preliminary results of clinical application of reactor fast neutrons in radiation and combined therapy of patients with laryngeal carcinoma //Strahlenther Onkol. 1991. V. 167, N 3. P. 169-171.
- Steingraber M., Lessel A., Jahn U. Fast neutron therapy in treatment of soft tissue sarcoma – the Berlin-Buch study //Bull. Cancer Radiother. 1996. V. 83 (Suppl.). P. 122s-124s.
- Breteau N., Destembert B., Favre A., Sabattier R., Schlienger M. An interim assessment of the experience of fast neutron boost in inoperable rectal carcinomas in Orléans //Bull. Cancer. 1986. V. 73, N 5. P. 591-595.
- Catterall M., Errington R.D., Bewley D.K. Fast neutrons in the treatment of locally advanced breast cancer //Eur. J. Surg. Oncol. 1987. V. 13, N 4. P. 315-319.
- Koh W.J., Griffin T.W., Laramore G.E., Stelzer K.J., Russell K.J. Fast neutron radiation therapy. Results of phase III randomized trials in head and neck, lung, and prostate cancers //Acta Oncol. 1994. V. 33, N 3. P. 293-298.
- Gordon K., Gulidov I., Fatkhudinov T., Koryakin S., Kaprin A. Fast and furious: fast neutron therapy in cancer treatment //Int. J. Part. Ther. 2022. V. 9, N 2. P. 59-69.
- Gulidov I., Koryakin S., Fatkhudinov T., Gordon K. External beam fast neutron therapy: Russian clinical experience and prospects for further development //Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2023. V. 115, N 4. P. 821-827.
- Грибова О.В., Мусабаева Л.И., Чойнзонов Е.Л., Новиков В.А., Лисин В.А. Применение быстрых нейтронов в лечении злокачественных новообразований головы и шеи //Вопросы онкологии. 2015. Т. 61, № 1. С. 149-153.
- Мунасипов З.З., Важенин А.В., Лукина Е.Ю., Кузнецова А.И. Уральский центр нейтронной терапии. Итоги 10-летней работы //Креативная хирургия и онкология. 2010. № 4. С. 39-41.
- Кандакова Е.Ю., Пряхин Е.А., Важенин А.В., Рыкованов Г.Н., Магда Э.П., Мокичев Г.В., Мунасипов З.З., Кузнецова А.И., Важенин И.А. Анализ эффективности терапевтической программы с применением быстрых нейтронов с энергией 10,2 МэВ. Оптимизация и перспективы развития методики сочетанной фотонно-нейтронной терапии. Опыт уральского центра нейтронной терапии //Опухоли головы и шеи. 2013. № 1. C. 43-48.
- Ragulin Y., Mardynsky Y., Gulidov I., Aminov G., Medvedev V., Sysoev A., Kotuchov I. 10-year results of complex treatment with reactor neutrons in locally advanced breast cancer (BC) //Ann. Oncol. 2015. V. 26, N 3 (Suppl.). P. iii4-iii5. DOI: 10.1093/annonc/mdv114.3.
- Mardynsky Yu., Gulidov I., Aminov G., Ragulin Yu., Kotuchov I., Gordon K. Reactor neutrons in multimo-dality treatment of locally advanced breast carcinoma //Adv. Mater. Res. 2015. V. 1084. P. 464-466.
- Gulidov I., Sysoev A., Mardynsky Yu., Ulianenko S., Buzaev E., Kononov V., Kononov O., Korobeinikov V., Taskaev S. Fast reactor neutrons in the treatment of malignancies and perspectives of NCT and NCT enhanced fast neutron therapy in Obninsk, Russia. Open Magnetic Systems for Plasma Confinement: Book of Abstracts. Novosibirsk, Siberia: Budker Institute of Nuclear Physics. 2004. P. 58.
- Schlea C., Staddard D. Californium isotopes proposed for intracavitary and interstitial radiation therapy with neutrons //Nature. 1965. V. 206. P. 1058.
- Maruyama Y. Neutron brachytherapy for the treatment of malignant neoplasia //Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1988. V. 15, N 6. P. 1415-1429.
- Wright C., Boulogne A., Reinig W., Evans A. Implantable californium-252 neutron sources for radiotherapy //Radiology. 1967. V. 89, N 2. P. 337.
- Галкин В.Н., Говердовский А.А., Гулидов И.А., Каприн А.Д., Костин А.А., Крикунова Л.И., Коноп-лянников А.Г., Мардынский Ю.С., Медведев В.С., Черниченко А.В., Иванов С.А., Карякин О.Б., Семин Д.Ю., Бирюков В.А., Борышева Н.Б., Власова О.П., Мкртчян Л.С., Нерозин Н.А., Обухов А.А., Полькин В.В., Поляков В.А., Сыченкова Н.И., Шаповалов В.В., Бурмистров М.В., Дербугов Д.Н., Корякин А.В., Лепилина О.Г., Ткачев С.В., Хамьянов С.В. Брахитерапия. Обнинск: ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2017. 245 с.
- Семин Д., Медведев В., Мардынский Ю., Гулидов И., Исаев П., Раджапова М., Дербугов Д., Поль-кин В. Внутритканевая нейтронная терапия источниками 252Cf в комбинированном лечении опухолей орофарингеальной области //Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. 2009. Т. 20, № 2. С. 50-51.
- Maruyama Y., van Nagell J.R., Yoneda J., Donaldson E.S., Gallion H.H., Higgins R., Kryscio R.J. Cure of cervical cancer using 252Cf neutron brachytherapy //Strahlenther Onkol. 1990. V. 166, N 5. P. 317-321.
- Tacev T., Ptácková B., Strnad V. Californium-252 (252Cf) versus conventional gamma radiation in the brachy-therapy of advanced cervical carcinoma long-term treatment results of a randomized study //Strahlenther Onkol. 2003. V. 179, N 6. P. 377-384.
- Xiong Y., Shan J., Liu J., Zhao K., Chen S., Xu W., Zhou Q., Yang M., Lei X. Californium-252 neutron intracavity brachytherapy alone for T1N0 low-lying rectal adenocarcinoma: a definitive anal sphincter-preserv-ing radiotherapy //Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 40619. DOI: 10.1038/srep40619.
- Jin W.H., Seldon C., Butkus M., Sauerwein W., Giap H.B. A review of boron neutron capture therapy: its history and current challenges //Int. J. Part Ther. 2022. V. 9, N 1. P. 71-82.
- Locher G.L. Biological effects and therapeutic possibilities of neutrons //Am. J. Roentgenol. 1936. V. 36. P. 1-13.
- Farr L., Sweet W., Locksley H., Robertson J. Neutron capture therapy of gliomas using boron //Trans. Am. Neurol. Assoc. 1954. V. 13. P. 110-113.
- Hatanaka H. Clinical results of boron neutron capture therapy //Basic Life Sci. 1990. V. 54. P. 15-21.
- Nakagawa Y., Pooh K., Kobayashi T., Uyama, S., Matsumura A., Kumada H. Clinical review of the Japa-nese experience with boron neutron capture therapy and a proposed strategy using epithermal neutron beams //J. Neurooncol. 2003. V. 62, N 1-2. P. 87-99.
- Hirose K., Konno A., Hiratsuka J., Yoshimoto S., Kato T., Ono K., Otsuki N., Hatazawa J., Tanaka H., Takayama K., Wada H., Suzuki M., Sato M., Yamaguchi H., Seto I., Ueki Y., Iketani S., Imai S., Nakamura T., Ono T., Endo H., Azami Y., Kikuchi Y., Murakami M., Takai Y. Boron neutron capture therapy using cyclotron-based epithermal neutron source and borofalan (10B) for recurrent or locally advanced head and neck cancer (JHN002): an open-label phase II trial //Radiother. Oncol. 2021. V. 155. P. 182-187.
- Miyatake S., Kawabata S., Hiramatsu R., Kuroiwa T., Suzuki M., Kondo N., Ono K. Boron neutron capture therapy for malignant brain tumors //Neurol. Med. Chir. (Tokyo). 2016. V. 56, N 7. P. 361-371.
- Malouff T.D., Seneviratne D.S., Ebner D.K., Stross W.C., Waddle M.R., Trifiletti D.M., Krishnan S. Boron neutron capture therapy: a review of clinical applications //Front. Oncol. 2021. V. 11. P. 601820. DOI: 10.3389/fonc.2021.601820.
- Boron neutron capture therapy using CICS-1 and SPM-011 for malignant melanoma and angiosarcoma. Clin-icalTrials.gov.identifier: NCT04293289. [Электронный ресурс]. URL: https://clinicaltri-als.gov/ct2/show/NCT04293289 (дата обращения 03.04.2023).