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 (иллюстрация Michael Holzscheiter). |
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). |
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 (фото Michael Holzscheiter). |
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.