Лечебный атом: что такое ядерная медицина и как она развивается в России

Фото: Газета «Страна Росатом».

Мы часто слышим словосочетания «инновационная медицина», «высокотехнологичная медицинская помощь»… И представляем современные корпуса больниц и поликлиник, диковинные приборы, сосредоточенных врачей, которые всматриваются в экраны мониторов. Впечатляюще, но… абстрактно! Что мы знаем, например, о ядерной медицине? А ведь именно она может с наибольшим правом именоваться высокотехнологичной.

РОССИЯ — ЛИДЕР ПО РАЗВИТИЮ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ

Зародившись в недрах атомной отрасли, сегодня ядерная медицина — активно развивающееся направление на стыке фундаментальной науки, прецизионного производства и передового здравоохранения. Мирный атом, а точнее — целительный изотоп, спас десятки тысяч жизней, и это только начало.

Возможности ядерной медицины позволяют ставить диагноз на самых ранних стадиях — и буквально вытаскивать пациента на стадиях поздних, когда другие способы уже бессильны. Что же такое ядерная медицина, связана ли она с атомными станциями, какие бывают изотопы и как вообще все это работает?

УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ, НАПРАВИТЬ ТОЧНО В ЦЕЛЬ

Ядерная медицина — область медицины, которая использует небольшие, не опасные для пациента дозы радиоактивных материалов как для диагностики, так и для лечения. Средства ядерной медицины применяются в первую очередь для борьбы с онкологическими заболеваниями, но не только, и список внушителен (об этом подробнее позже).

Внешне все выглядит буднично. Пациент принимает таблетку (или ему делают инъекцию) — так радиофармпрепарат (вещество, содержащее, в крошечных концентрациях, радиоактивные вещества) попадает в организм. Следуя естественным физиологическим процессам, радиофармпрепарат накапливается в том или ином органе, и даже прицельнее, в тех или иных группах клеток. Ученые научились очень точно направлять препарат туда, куда требуется.

Радиоактивность препарата позволяет видеть его с помощью специальных приборов. Так врач получает полную картину интересующего его органа и может поставить точный диагноз. С другой стороны, радиоактивный изотоп, воздействуя на пораженные клетки, замедляет их активность и может даже полностью уничтожить. Методы ядерной медицины работают точнее, чем скальпель хирурга, и, конечно, с куда меньшими негативными последствиями для организма в целом.

В российской практике используют отечественные радиофармпрепараты, и это вовсе не тот случай, когда можно рапортовать об «импортозамещении». В советское время наша страна занимала лидирующую позицию в мире по производству и применению радиофармпрепаратов. В настоящее время мировая наука вышла на качественно более высокий уровень, в том числе ученые научились синтезировать таргетные радиофармацевтические препараты, которые способны избирательно находить и прицельно уничтожать злокачественные клетки. Россия — один из мировых лидеров по производству радионуклидов, которые являются основой для таких препаратов

Ядерная медицина: признанное мировое лидерство России

«Росатом» входит в топ-5 производителей изотопов на мировом рынке, поставляет более 90% разновидностей широко применяемых в мире видов изотопной продукции.

Госкорпорация производит большинство самых востребованных изотопов, необходимых для нужд ядерной медицины и других отраслей: молибден-99 (Mo-99), технеций-99m (Тс-99m), самарий-153 (Sm-153), йод-131 (I-131), йод-125 (I-125), лютеций-177 (Lu-177), актиний-225 (Ac-225), радий-223 (Ra-223), вольфрам-188 (W-188), кобальт-60 (Сo-60), иридий-192 (Ir-192) и др.

ИСТОРИЯ ДЛИНОЮ В ВЕК: ОТ ПЕРВОГО ЦИКЛОТРОНА ДО МИРНОГО АТОМА

У отечественной ядерной медицины — богатая и интересная история, которая начинается еще до Великой Отечественной войны, когда сам термин «ядерная медицина» не вызвал бы удивления разве что в научной фантастике.

Уже к 1920 году СССР стал одним из мировых лидеров в исследовании атома. Сама современная концепция атома появилась лет за десять до этого, но еще в виде черновой версии. И важнейшие детали научной картины микромира творились прямо на глазах: за открытиями ученых изумленная общественность следила пристальнее, чем за достижениями спортсменов.

Работы советских ученых украшали первые полосы мировых научных журналов. Исследования Игоря Курчатова, создателя первого советского циклотрона (прибора для «разгона» элементарных частиц), Петра Капицы, Юлия Харитона, Якова Зельдовича опережали свое время и стали фундаментом технологического лидерства нашей страны.

Атака американцев на японские города в 1945 году произвела тяжелейшее впечатление на весь цивилизованный мир. Советский Союз ответил на это созданием первой в мире атомной электростанции в Обнинске (1954 год). Сегодня именно АЭС являются главными поставщиками сырья для ядерной медицины (об этом подробнее позже).

В 1950-е годы СССР и США вели исследования, направленные на как можно более широкое применение ядерных материалов в экономике. На Западе процесс пошел по коммерческому пути и породил множество курьезов. Так, в магазинах США продавалась радиоактивная зубная паста, радиоактивные удобрения, в рекламе эксплуатировался лозунг «радиация — лучший помощник по дому». При этом о действии радиации на человека знали очень мало, и, конечно, сегодня никто бы не допустил на рынок ни ту зубную пасту, ни, например, популярные тогда в Америке детские конструкторы, содержащие источники изотопов.

Отечественная ядерная медицина зародилась в 1940-х годах, в самом начале отечественного атомного проекта, когда было налажено производство изотопов на ускорителях и реакторах.

— С самого начала медики вместе с физиками искали возможности мирного применения ядерных технологий, — говорит Сергей Суров, директор по направлению «Радионуклидная продукция и ядерная медицина» АО «Росатом Наука» (управляющая компания Научного дивизиона госкорпорации «Росатом»). — В первую очередь выделил бы научный институт «Росатома» в Обнинске и Институт медицинской радиологии, где впервые попытались применить пучки нейтронов для терапии и диагностики. Поначалу это было побочное направление в решении задач обращения с ядерными отходами. Что полезного из них можно извлечь? Но быстро превратилось в самостоятельное научное и прикладное направление .

Сергей Суров. Фото из личного архива

В 1950-е годы Институт биофизики Минздрава СССР начинает производство источников ионизирующего излучения для лучевой терапии. Создавались специальные медицинские приборы (например, линейные ускорители электронов, гамма-терапевтические установки), которые поставлялись в клиники, в том числе в зарубежные.

К 1960-м годам Институт биофизики превратился в настоящий кластер лабораторий, исследовательских и прикладных центров. Здесь разрабатывались новые препараты, осуществлялись доклинические испытания, а клинические испытания проводились в ведущих медцентрах страны.

В 1967 году появился завод «Медрадиопрепарат», специализированный производитель медицинских радиофармпрепаратов (РФЛП). В 1970-е годы продукция завода поставлялась в более чем пятьсот медицинских учреждений не только нашей страны, но и за рубежом. Позже аналогичные производства были созданы в союзных республиках, а также — в виде братской помощи, как тогда говорили, — в социалистических и развивающихся странах. К концу существования СССР в стране работало 650 отделений радионуклидной диагностики, 20 отделений терапии, проводилось не менее 1,5 миллиона в год клинических исследований, выпускалось 140 видов радионуклидов, 38 радиофармацевтических препаратов. СССР был признанным мировым лидером в ядерной медицине.

Сегодня «Росатом» развивает достижения советской эпохи: стоя на плечах гигантов, корпорация тянется вверх. Задач еще много, в первую очередь это разработка линейки препаратов, совершенствование способов их применения, обучение врачей самым современным возможностям ядерной медицины, широкое внедрение методик в клиниках страны.

«Росатом» – ключевой производитель радиофармпрепаратов в России. На двух производственных площадках - в Санкт-Петербурге (АО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина») и в Обнинске (АО «НИФХИ им. Л. Я. Карпова») выпускаются 12 жизненно важных РФЛП.

— В России, да и в мире в целом сложилось мощное сообщество в сфере ядерной медицины, — говорит Сергей Суров. — И здесь встречное движение. Медицина формулирует запрос на новые изотопы, «ядерщики» ищут, как его удовлетворить и, в свою очередь, сообщают медикам о новых возможностях.

ДАРЫ РЕАКТОРА — ИЗОТОПЫ ДЛЯ ЖИЗНИ

Около 80% изотопов для ядерной медицины производятся в реакторах АЭС. Это так и называется — реакторный метод: когда топливо на АЭС отработало свое, в отходах появляются элементы, которых не было изначально. Задача «проста» (конечно, нет): выделить, преобразовать, очистить, словом, совершить тысячи манипуляций, чтобы из опасных отходов получить микрограммы целительного вещества.

А как делают остальные 20%? На ускорителях. С помощью электромагнитных «пушек» и ловушек элементарные частицы разгоняют до колоссальных энергий и бьют ими в особые мишени. В результате мы получаем вещества, которые отсутствовали изначально, их нет ни в частицах, которыми били, ни в мишени, которую били. Чистая алхимия! Задача — грамотно управлять этим процессом, ведь цена ошибки велика. Затраты энергии на работу ускорителя значительны, а на выходе мы имеем часто даже не миллиграммы, а намного меньше драгоценного изотопа.

Сегодня в России медицинские изотопы производятся или, как говорят специалисты, нарабатываются в реакторах Ленинградской и Смоленской АЭС, а также — в специализированных научно-исследовательских предприятиях, например, в АО «Научно-исследовательском физико-химическом институте имени Л. Я. Карпова» (АО «НИФХИ им. Л.Я.Карпова»), где строится завод, на производственных линиях которого будет выпускаться широкая номенклатура радиофармпрепаратов и активных фармацевтических субстанций. В целом в отрасль вовлечено несколько сотен предприятий и организаций. Так, научный институт «Росатома» в Димитровграде постоянно совершенствует варианты производства изотопов реакторным методом используя свою широкую базу исследовательских реакторов.

— По сути, появилась отдельная отрасль промышленности, радиофармацевтическое производство, и это комплексная история. Здесь и радиохимия, и обычная химия, и понимание, как соединить изотоп с веществом, которое доставит его к пораженной клетке в организме, — говорит Сергей Суров.

Чаще всего в медицине применяются такие изотопы, как Самарий-153, Йод-125, Йод-131, Технеций-99m, Лютеций-177, Актиний-225 и другие (что такое изотопы и что означает цифра после названия химического элемента — см. раздел в конце статьи).

Участок производства генераторов технеция 99-m. Фото: Александр Ульяненко, АО «Росатом Наука»

Итак, на одном полюсе — производство радиофармпрепаратов, на другом — их применение в реальной медицинской практике. Смычка ядерной физики и медицины — процесс непростой; именно поэтому пока что ядерная медицина не практикуется слишком часто. Нюансов масса. Так, доктор должен в совершенстве владеть системой диагностики и терапии, клиника — обладать должным оборудованием. Есть совершенно неожиданные для непрофессионала трудности. Так, некоторые изотопы исключительно коротко живут, и их надо произвести и доставить пациенту максимум за несколько часов. Может быть, в другой конец страны. И это действительно происходит.

Число медицинских учреждений России, работающих с радиоизотопными препаратами, постоянно расширяется. Среди крупнейших назовем ФГБУ НМИЦ радиологии Минздрава РФ и его филиалы, ФГБУ «НМИЦ эндокринологии», Федеральный научно-клинический центр медицинской радиологии и онкологии, Институт ядерной медицины и многие другие — всего несколько десятков.

— Так, до 2009 года в России работали всего два центра радионуклидной терапии (42 койки), очереди на лечение доходили до года и более. Сейчас в России 15 центров ядерной медицины «полного цикла» с 230 «активными» койками. В 2024 году радионуклидная терапия была проведена 12 297 пациентам. К 2030 году планируется увеличить объемы помощи до 29 200 пациентов/процедур. Продолжается разработка и производство инновационных радиофармпрепаратов, использование в диагностике онкологических и неонкологических заболеваний и в комбинированном и комплексном лечении онкологических заболеваний с помощью технологий ядерной медицины.

— Сегодня мы имеем 7 исследовательских реакторов, инфраструктуры достаточно, но строим еще. Так, в Обнинске, на территории НИФХИ, создается серьезное промышленное производство РФЛП. Реализуется большой проект в Петербурге, циклотронный комплекс по производству изотопной продукции. На месте не стоим, понимаем, что отрасль развивается колоссальными темпами и, чтобы завтра не жаловаться, что «нам того не хватает да этого», надо строить сегодня, — говорит Сергей Суров.

В кратком очерке рассказать обо всех аспектах ядерной медицины, обо всех тонкостях в терапии тех или иных заболеваний невозможно. Но мы сделаем это позже. Сегодня мы в первом приближении познакомились с миром ядерной медицины, который оказался настоящей Вселенной. Следите за нашими публикациями.

КСТАТИ

Что такое изотоп?

Мы привыкли думать, что в одной клеточке периодической таблицы Менделеева помещается лишь один химический элемент. Однако это не всегда так. Слово «изотоп» означает «занимающий то же место». При определенном числе протонов в ядре атома число нейтронов может быть разным. Химические свойства у таких веществ будут неотличимы, поэтому они попадают в одну и ту же ячейку таблицы Менделеева, а вот физические — могут кардинально отличаться. Часто изотопы радиоактивны, потому что неустойчивы — именно это делает их интересными для использования в ядерной медицине. Изотопы различаются атомным весом — именно он в виде цифры стоит после названия вещества.