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神奇中子如何定向“引爆”癌细胞

来源:科技日报 作者:李大庆 2017年08月17日 09:16
[导读] 

本报记者 李大庆

癌细胞 图片来自网络


把一种“东西”输入到人的体内,癌细胞十分喜欢它,把它吞噬为已有。人体外的一束“流”射向癌细胞,那个神秘的“东西”被引爆,癌细胞死亡。而癌细胞附近的其他正常细胞则安好无恙。

这就是一种治疗癌症的方法:硼中子俘获疗法(BNCT)。尽管大多数国人还没有听说过,但它已不是治癌新方法。上世纪50年代,科学家就开始探索利用BNCT来治疗癌症,到70年代取得了初步成效。但总体上说依然处于摸索之中。

8月11日,来自广东东莞的一场签约仪式对外昭示:BNCT这种疗法在中国即将插上腾飞的翅膀。

当日上午,在中国科学院高能物理研究所(下称高能所)东莞分部,也就是中国首个散裂中子源建设所在地,高能所与深圳东阳光集团签署了合作协议,双方将联合研究BNCT。而即将带给BNCT腾飞的正是这个散裂中子源。

散裂中子源是个“超级显微镜”

对于大多数国人来说,散裂中子源还十分陌生。

中子是组成原子核的基本粒子之一,不带电,具有磁矩,且穿透性强。当一束中子被打到研究材料上时,它就与这种材料的粒子发生相互作用,并被散射出来。这时,如果能够测量出这些散射出来的中子的能量和速度的变化,就可以知道在原子、分子尺度上各种物质的微观结构和运动规律。

打个比喻说,假设面前有一张看不见的网,我们不断地扔出很多玻璃弹珠,弹珠有的穿网而过,有的打在网上弹向不同的角度。如果把这些弹珠的运动轨迹记录下来,就能大致推测出网的形状;如果弹珠发得够多、够密、够强,就能把这张网精确地描绘出来,甚至推断其材质。

众所周知,X射线能拍摄人体的医学影像,而在材料学、化学、生命科学、医药等领域,科学家们也希望有一种工具,能像X射线一样拍摄到材料的微观结构。散裂中子源就是这样的工具,它就像一台“超级显微镜”能研究诸如DNA、蛋白质、飞机材料等的内部结构。

2011年,这个“超级显微镜”——中国散裂中子源在广东省东莞市开工建设,这可是我国“十二五”期间建设的规模最大的科学装置。经过6年多的建设,中国散裂中子源将在今年9月打出第一束中子,明年整个工程建设和项目验收将全部完成。

定点清除癌细胞

散裂中子源是能够产生中子的装置,是一种基于加速器的中子源。除了能够做“超级显微镜”,它产生的中子还可以用来治疗癌症——在BNCT中用中子“引爆”癌细胞。

东阳光研究总院院长唐新发向科技日报记者介绍了BNCT治疗癌症的过程:

先给癌症患者注射一种含硼(硼-10)的无毒药物。这种药物与癌细胞有很强的亲和力,主要是向癌细胞里钻,会迅速聚集于癌细胞内,而其他正常细胞内聚集的硼却极少。当药物在癌细胞内“潜伏”妥当之后,利用加速器提供的中子,产生超热中子束照射肿瘤部位,中子就会被癌细胞内的硼所俘获,并在癌细胞内发生很强的核反应,释放出杀伤力极强的射线。这种射线射程很短,只有一个细胞的长度,所以它只杀死癌细胞,而癌细胞周围的正常组织则不会受到损伤。

美国、日本、芬兰、瑞典、意大利、荷兰、阿根廷和中国等先后开展了BNCT临床治疗,对恶性脑肿瘤、恶性黑色素皮肤癌、复发性头颈癌以及转移性肝癌等1000余名患者做了临床治疗,取得了明显疗效。2001年,意大利巴维亚大学开展的肝转移癌BNCT治疗,开创了肝转移癌BNCT自体移植成功的先例。此案例激发了多个BNCT科研机构将肝脏等可移植脏器癌症作为BNCT的目标肿瘤开展研究。

散裂中子源带来新希望

BNCT离不开中子。

早期的BNCT主要依赖大型核反应堆提供中子,而核反应堆显然不便建在人口稠密的城市中。这将给患者带来极大的不便,正是这些因素影响了BNCT的应用和推广。

“基于加速器中子源而开展的BNCT治疗癌症是国际BNCT领域公认的发展趋势。”中科院高能所副所长陈延伟说,与核反应堆作为中子源相比,加速器中子源具有造价低、运行维护简单、可治疗深部肿瘤、易于在人口稠密地区医院普及使用等优点。

近十年来,由于强流质子加速器技术的迅速发展,使得BNCT在医院的广泛使用成为可能,可以为病人提供品质更高的中子束,以提高疗效。据东阳光研究院的陈朝斌研究员介绍,日本住友重工已于2013年推出了基于30MeV(兆电子伏特)质子回旋加速器的世界上首台商业BNCT设备,并已大步迈入产业化推广阶段。美国、英国、俄罗斯、韩国等也正在加紧研发。

BNCT技术使众多癌症患者看到了希望,用加速器中子源取代核反应堆中子源则使这种希望距现实更近。高能所所长王贻芳院士透露,高能所将充分利用散裂中子源这一研发平台,结合东阳光集团的肿瘤药研究能力,计划完成首座商业化BNCT治疗中心建设,健全其设备及设施生产、销售及服务标准及规范,初步实现BNCT产业化。“在此基础上,开展商业化BNCT治疗中心的推广,力争五年内实现突破。”

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[责任编辑:chenjie]
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