Пучки антиматерии обещают совершить прорыв в медицине

Установка для проведения экспериментов по воздействию антипротонов на живые клетки

Установка для проведения экспериментов по воздействию антипротонов на живые клетки

Антивещество совсем недавно было всего лишь захватывающей выдумкой фантастов. Однако прошло некоторое время, и физики научились создавать античастицы в лабораторных условиях. А теперь ещё выяснилось, что антиматерию запросто можно использовать даже на практике, например — при лечении рака.

Проект ACE (Antiproton Cell Experiment, буквально “антипротонный клеточный эксперимент”) — первое исследование в области воздействия антипротонов на живую ткань. Он организован Европейской организацией по ядерным исследованиям (CERN) в 2003 году. В этом предприятии принимают участие специалисты из десяти научно-исследовательских организаций Дании, Канады, Швейцарии, США, Голландии, Черногории и Сербии.

По словам Майкла Доузера (Michael Doser), одного из участников исследования, предварительные итоги работы говорят о том, что учёным удалось сделать важный шаг на пути создания нового метода лечения рака.

По горизонтали на графике — поглощённая доза излучения (грей) при использовании антипротонных пучков, по вертикали — вероятности Голубой линией показана вероятность уничтожения клеток опухоли, красной — вероятность осложнений в здоровых тканях. Как видно из графика, при определённой дозе можно достичь высоких результатов при относительно малом вреде

По горизонтали на графике — поглощённая доза излучения (грей) при использовании антипротонных пучков, по вертикали — вероятности Голубой линией показана вероятность уничтожения клеток опухоли, красной — вероятность осложнений в здоровых тканях. Как видно из графика, при определённой дозе можно достичь высоких результатов при относительно малом вреде

В настоящее время в онкологической практике наряду с прочими методами лечения опухолей используются и различные ионизирующие излучения. Суть метода заключается в том, что частицы сильнее всего поглощаются на определённой глубине, которую подбирают так, чтобы она совпадала с расстоянием до опухоли.
Некоторые варианты такой терапии связаны с использованием пучков ускоренных нейтронов. Эти частицы успешно разрушают опухоль, но при этом наносят вред здоровым тканям.

Учёные высказали предположение, что для данной терапии следует использовать не обыкновенные частицы, а античастицы, а именно антипротоны. Эффективности последних, в частности, и посвящён проект ACE.

Слева направо: участники проекта ACE Михаэль Хольцшайтер (Michael Holzscheiter), Нильс Басслер (Niels Bassler) и Хельге Кнудсен (Helge Knudsen) перед экспериментальной установкой проекта (фото Maximilien Brice, Carolyn Lee)

Слева направо: участники проекта ACE Михаэль Хольцшайтер (Michael Holzscheiter), Нильс Басслер (Niels Bassler) и Хельге Кнудсен (Helge Knudsen) перед экспериментальной установкой проекта (фото Maximilien Brice, Carolyn Lee)

Антипротоны по отношению к протонам являются античастицами. Они наблюдаются в космических лучах, а в 1955 году их научились создавать на ускорителях. Особенность антипротона в том, что при столкновении с протоном происходит взаимное уничтожение частиц.

В ходе экспериментов исследователи сравнили влияние протонных и антипротонных пучков на живую ткань. В качестве таковой учёные использовали живые клетки хомяка, взвешенные в желатине. Исследователи пропускали поток частиц сквозь трубку с этим материалом, а затем подсчитывали, сколько клеток умирало на её длине.

В итоге оказалось, что одинаковое количество действующих частиц приводило к разным результатам. Это выражается в том, что при использовании антипротонов на дальнем конце трубки повреждённых клеток оказалось в 3,75 раза больше, чем при использовании протонов. Важно то, что в остальной части трубки эффект был практически одинаковым.

Михаэль Хольцшайтер (Michael Holzscheiter), организатор ACE, прокомментировал эти результаты так: “Чтобы получить одинаковое число разрушенных клеток, антипротонов требуется в четыре раза меньше, чем протонов. Благодаря этому можно существенно сократить повреждения на пути пучка в ткани. Из-за превосходной способности антипротонов сохранять здоровые ткани, но разрушать ткани в определённой области, использование пучков этих частиц может оказаться особенно ценным при лечении раковых опухолей”.

Центральная часть экспериментальной установки — трубка, в которую помещают клетки. Источник антипротонов — слева; пучок проходит через основную трубку. Для изучения возможных повреждений биологического материала в радиальном направлении использовали дополнительные радиальные трубки с клетками. Оказалось, что разрушение клеток за пределами пучка даже при высоких дозах минимально

Центральная часть экспериментальной установки — трубка, в которую помещают клетки. Источник антипротонов — слева; пучок проходит через основную трубку. Для изучения возможных повреждений биологического материала в радиальном направлении использовали дополнительные радиальные трубки с клетками. Оказалось, что разрушение клеток за пределами пучка даже при высоких дозах минимально

Работа с антипротонами продолжается. Сейчас исследователи проводят опыты по воздействию на клетки, находящиеся на относительно большой глубине (до 15 сантиметров).

В ближайшее время участники проекта ACE совместно с коллегами из немецкого Общества по изучению тяжёлых ионов (Gesellschaft für Schwerionenforschung) планируют сравнить эффективность антипротонных пучков с пучками ионов углерода (которые также используются в онкологии).

Судя по всему, дальнейшие испытания подтвердят эффективность антипротонов. Однако даже если это окажется так, применять их в клинической практике, по оценкам специалистов, можно будет не ранее чем через десять лет.

Comments on this entry are closed.