Докато търсят Хигс бозона изследователите в ЦЕРН откриват позитронно-емисионната томография, без която медицината е немислима

Новата цел – във всяка болница трябва да има миниускорител за изотопи съобразно нуждите на пациентите

Когато правиш истинска фундаментална наука, ползите за човечеството са революционни. Доказателствата за това изобилстват в Европейската организация за ядрени изследвания ЦЕРН. Примерно докато изследователите се опитват да докажат съществуването на Хигс бозона, физиката на високите енергии ги отвежда към разработването на няколко устройства за позитронно-емисионна томография (PET), без които медицината днес е немислима. Нещо повече, PET със сцинтилиращи кристали вече са ClearPEM прототипи за откриване на рак на гърдата, а отскоро науката отиде още по-напред и детектира с тях тумори на панкреаса и простатата.

В ЦЕРН ежедневно се опитват да подобрят разделителната способност на скенерите, като целта е те да са пъти

20 пъти по-мощни от PET камерите.

Затова непрекъснато се търсят нови технологии, тестват се на радиация различни кристали и нови сцинтилиращи наноматериали.

Може би затова ЦЕРН е сред най-големите генератори на проекти по програма Horizon 2020 – 93.

Любопитното е, че докато учените опитват да разработят по-съвършени методи за лечение на ракови заболявания, те откриват много ефективни техники за облекчаване и на сърдечносъдовите болести.

„Един от най-интересните проекти е PRISMAP (Eвропейската програма за медицински изотопи)“, казва пред „Космос“ Светломир Ставрев, ръководител на Секцията за управление и оперативна поддръжка на проекти на ЕС, но в ЦЕРН го наричат просто Свет.

„Той е свързан с медицински технологии, като основната цел е да се създаде устойчив източник на нови изотопи с висока чистота,“ допълва той.

Това обаче не е лесна работа, защото докато се транспортират изотопите, те могат да се разпаднат. Затова една от насоките е във всяка страна да има такъв център, който да осигурява бръз достъп до безценния материал. Включително в България.

Затова целта на PRISMAP е да промени изцяло парадигмата в радиофармацевтичните продукти и да постави акцент върху раковите заболявания – терапията и диагностиката, обяснява Ставрев. Според него прогнозите са, че европейската фармацевтична индустрия ще е голям бенефициент на подобни продукти. Именно затова PRISMAP обединява ключови европейски източници за интензивни неутрони, съоръжения за разделяне на масата на изотопи, мощни ускорители и

циклотрони с водещи изследователски институти

и болници.

„Заедно те ще създадат устойчив източник на нови радионуклиди с висока чистота, за да ускорят изследванията в ранна фаза на радиофармацевтици, целеви лекарства за рак, тераностика – терапия и диагностика и персонализирана медицина в Европа“, обясни Ставрев.

За да има смисъл цялото това начинание, ускорителите първо трябва да навлязат в болниците. Именно затова с проекта I.FAST, ЦЕРН заедно с 49 партньори и 17 компании ще търси революционни технологии в областта на колайдерите.

В момента се разработват два типа – едните все по-големи и по-мощни, а другите - все по-малки и по-компактни. С понижаването на цената и минимизирането на размера вече ще е възможно по един такъв миниколайдер да се инсталира във всяка страна и с него да се развиват най-напредналите и безопасни технологии за лечение на тумори. До момента по света има над 30 хил. ускорителя, като само 1000 се използват за научни цели, останалите са в медицината и индустрията.

Другият ключов проект е интегрирането на биофизиката и медицинските изследователски дейности; фокусът тук е лечение на ракови заболявания с

тежки йони,

като заедно с това се развиват и различни терапевтични технологии. Известно е, че досегашните методи с лъчетерапия и химиотерапия имат странични ефекти, защото, за да проникнат до тумора, те разрушават и здравите тъкани.

Затова в ЦЕРН от 20-ина години разработват адронната терапия, която „обстрелва“ тумора с лъчи от протони или тежки йони, като снопът отива точно там, където е туморът, бомбардира го и без странични ефекти го унищожава. Това е и една от задачите на проекта, финансиран от програма Horizon 2020 - HITRIplus за изследвания в йонната терапия.

Основното предимство е, че за разлика от лъче- и химиотерапията здравите тъкани при тези методи са пощадени. Още повече че те могат да се прилагат и при тумори, които са на труднодостъпни места като мозъка и не могат да се лекуват по друг начин.

Организацията развива още един многообещаващ проект CERN-MEDICIS (Медицински изотопи, събрани от ISOLDE). ISOLDE е съоръжението за ядрена физика на ЦЕРН, което проучва неконвенционални радиоизотопи за медицински изследвания.

Медицината отдавна използва радиоактивните изотопи за изображения, диагностика и лъчева терапия. Проблемът е, че много от използваните в момента не са идеални. Затова идеята на MEDICIS е да произвежда изотопи, които все по-добре отговарят на нуждите на медиците. Именно поради тази причина CERN-MEDICIS е построен в непосредствена близост до съоръжението ISOLDE, за да може по механична транспортна лента да получава изотопите.

Точно там се срещаме с проф. Карл Джонстън, който е координатор по физика на проекта, и с проф. Шон Фрийман. Двамата признават, че приложението на физиката в медицината е изключително

вълнуващо начинание.

Причината е, че в рамките на MEDICIS те могат да разговарят с медиците и да научат какви изотопи искат, с какви характеристики – дали да са изотопи, излъчващи позитрони и гама лъчи за изображения или изотопи, излъчващи бета електрони или алфа частици, които могат да се използват за „обстрелване“ на тумора.

Именно затова ISOLDE произвежда два вида изотопи за лекарства, които не могат да се създават на нито едно друго място освен в ЦЕРН.

Тербий-152 се използва за изображения, а тербий-149 създава алфа лъчение, което се използва в лъчетерапията за унищожаване на резистентните ракови клетки.

Благодарение на факта, че алфа-излъчващите изотопи са с много силно концентрирана форма на радиация, тя убива само клетките в непосредствена близост до тумора, а не всичко по пътя. Именно затова медиците предпочитат да работят с тях, защото страничните ефекти са минимални.

Карл Джонстън и Шон Фрийман са щастливи, че работата им има непосредствен ефект върху живота и здравето на хората, а откритията в тази област тепърва предстоят.

Всъщност принципът е прост - сноп от протони от протонния синхротронен усилвател на CERN се „изстрелва“ към мишената в ISOLDE; установено е, че се губят десетина процента от интензитета и оттам в

MEDICIS използват този лъч за лечение.

В това отношение е много важен и финансираният от ЕС проект ATTRACT, който във втората си фаза обединява основните европейски изследователски институции и представители на индустрията, за да създаде следващото поколение технологии за детектиране и изображения. Според Ставрев първата фаза е била толкова успешна, че 170 иновативни идеи са получили финансиране. Самият проект е много интересен и защото дава подкрепа на млади иновататори, предлагайки на 400 от тях възможността да създадат прототипи на своите идеи. В лабораториите им е предоставен целият инструментариум, включително различни 3D принтери.

Наблюдавам младежите, които с необикновен ентусиазъм оживено обсъждат хрумванията си в кафето, в офисите, в лабораториите. Докато разсъждавам каква може да е причината за това необичайно и заразително въодушевление, се запознавам с д-р Маркус Нордберг, ръководител на отдела за развитие на ресурсите в отдела за иновациите (IPT-DI) в ЦЕРН. Самият той е координатор на мултидисциплинарни иновационни проекти в IdeaSquare и на финансираната от ЕС инициатива за изследване и развитие на сензорите и изображенията, наречена ATTRACT. Човек с необичайна харизма, който казва, че първото, което прави, е да раздаде на младежите визитки с надпис: Аз съм мечтател. Може би защото ако мечтите им не са големи, никога няма да са на нивото на легендарните титани във физиката, създали ЦЕРН през 50-те. Да, младежите мечтаят, вдъхновяват се, творят и в повечето случаи се получава, горд е Маркус Нордберг.

Какви са останалите приложения на откритията на ЦЕРН в медицината, четете в следващ брой.