Трехэтажная машина: как две сибирячки собрали установку для борьбы с раковыми опухолями (и при чём тут котики)

Сибирячки Евгения Соколова и Марина Бикчурина — научные сотрудницы Института ядерной физики. Физикой девушки увлеклись еще в детстве. Евгении в гимназии одинаково легко давались все предметы, но физика казалась самой глобальной: изучишь ее — и будет всё подвластно, решила девушка. А Марина прониклась физикой через документальные фильмы, где было ничего не понятно, но очень интересно. Потом девушки поступили на физфак Новосибирского государственного университета. Как вспоминает Евгения, школьницей она была в Институте ядерной физики на экскурсии и до сих пор вспоминает это как страшный сон: огромное здание, везде радиация (как ей тогда казалось), катакомбы, а теперь Евгения и Марина здесь работают в лаборатории бор-нейтронозахватной терапии.

Девушки участвуют в создании и испытаниях первой в России установки для лечения рака. И в новом проекте, где мы публикуем материалы о самых увлекательных технических специальностях и молодых ученых, Евгения и Марина рассказали, что именно они создают в Институте ядерной физики и удались ли первые эксперименты на мышах, собаках и кошках. О будущем медицины, о термоядерной энергетике и «радиоактивных» фруктах на полках магазинов — в интервью.

— Над чем вы работаете в лаборатории?

Евгения: Исследуем и готовим к работе установку для бор-нейтронозахватной терапии, иными словами, для прицельного уничтожения раковых опухолей. Конкретно мы с Мариной изучаем и оптимизируем важную часть этой установки — тонкую литиевую нейтроногенерирующую мишень. Именно в ней рождается терапевтический пучок нейтронов, которым врачи смогут целиться в злокачественные клетки.

— Расскажите про установку: что она собой представляет, насколько это сложная и масштабная конструкция?

Евгения: Наша установка занимает три этажа и состоит из нескольких частей: ионного источника, ускорителя-тандема и мишени, на которой генерируется пучок нейтронов. Размеры одного только ускорителя — примерно три на десять метров. Для удобства элементы разнесены на несколько этажей и могут находиться в разных помещениях. Аналог нашей машины установлен в клинике китайского города Сямынь: строили и конструировали установку здесь, в соседнем бункере, а затем отправили в Китай. И там удалось разместить всё оборудование на двух этажах клиники.

Марина: Может показаться, что это очень много, но на самом деле наша установка — одна из самых компактных в мире, ее специально разрабатывали сравнительно небольших габаритов.

Евгения: Раньше развитие бор-нейтронозахватной терапии шло с использованием ядерных реакторов. Это, безусловно, мощные и яркие источники нейтронов, но и масштаб самого ядерного реактора несравнимо больше. В этом плане такой ускорительный источник нейтронов, как наш, гораздо удобнее.

— Установка уже готова к работе, технология отлажена?

Евгения: С нашей стороны, со стороны ученых-физиков, — да. Мы уже поставляем эти установки. Остаются вопросы биологического и химического плана: доработать препараты, наблюдать за пролеченными пациентами. Пока что терапия еще не внедрена в клиническую практику. В Китае прошли первые предклинические испытания, осенью прошлого года они пролечили трех человек и опубликовали результаты. Но нужно подождать какое-то время, последить за состоянием этих людей, чтобы перейти к более масштабным клиническим испытаниям.

— Работа с реальными пациентами идет в клиниках, а как вы тестировали установку в лаборатории?

Марина: Все биологические исследования начинаются с клеточных культур в чашке Петри. Дальше, когда всё отлажено, можно пробовать на более крупных животных. К нашим биологам даже обращались клиенты ветеринарных клиник и говорили, мол, есть больная кошечка или собачка, мы согласны на экспериментальное лечение, и таких животных тоже приносили к нам в лабораторию. То есть мы прошли все стадии: от самых простых клеточных организмов до более сложных. Доказали, что это работает. Теперь создаются установки в клиниках, и дальше будут проводить предклинические испытания на людях, потом — клинические испытания, и только потом наконец-то станет возможным масштабное применение установки.

— А что стало с теми кошками и собаками из экспериментов, удалось им помочь?

Марина: Мы старались поддерживать связь с владельцами и убедились, что лечение было эффективным. Тут надо понимать, что экспериментальное лечение используют в самых запущенных ситуациях, когда других шансов уже не осталось. У некоторых питомцев были такие сильные воспаления, что в конце концов они, увы, погибали. Но что касается опухоли, то положительный эффект наблюдался у всех: уменьшение, остановка роста. Мы пролечили более 20 животных, опубликовано две статьи в крупных научных изданиях, и результаты в целом вполне обнадеживающие. Был у нас котик, которого мы облучали дважды: сначала большую опухоль, затем нашли еще одну. Это было пару лет назад, и вот он бегает до сих пор.

— Если со стороны физиков практически всё возможное уже сделано, над чем вы работаете сейчас?

Евгения: Маринина научная работа как раз будет завершающей, это итоговое исследование.

Марина: Поскольку мишени будут использоваться в клиниках, это должны быть со всех сторон проверенные устройства, максимально защищенные от форс-мажорных ситуаций. То есть нельзя просто сказать, что мы все разработали и подготовили, — мы должны были это доказать. Женина научная работа — доказательство тому, что у нас действительно всё отлажено как часы, что мы можем генерировать пучок, он точно будет стабильным, с мишенью ничего не случится. А с моей стороны мы уже экспериментировали: а вдруг всё-таки что-то случится, что тогда будет? Таким образом выяснили границы применимости литиевой нейтроногенерирующей мишени.

Евгения: Ну и самое главное, сейчас мы делаем установку для российской клиники имени Блохина в Москве — такую же, как для Китая. Эту машину поставим и запустим уже в 2024 году — и начнем проходить тот же самый путь, что проходят китайцы с нашей машиной.

Марина: Сейчас подготавливаем запчасти. Будем собирать и запускаться сначала у нас в институте, затем отправим в Москву в разобранном виде. Китайскую машину тоже сначала собрали у нас, потом проверили, что всё работает, разобрали и увезли. Будем напылять мишени, всё это происходит на наших глазах и буквально нашими руками.

— Гордитесь, что причастны к такому большому и значимому проекту?

Евгения: Горжусь, пожалуй, но иногда мне даже страшно говорить людям о том масштабе, с которым соприкасаемся… Это такая ответственность, и хочется в итоге оправдать ожидания.

Марина: Это не столько гордость, сколько радость. Установка очень многофункциональная, у нас множество разных проектов. Это всегда что-то новое, масштабное, и каждый раз думаешь: «Вах, вот это результаты!»

— То есть машину можно использовать не только для лечения рака?

Евгения: Да, Марина сейчас как раз фокусируется на новой теме — исследует сечения ядерных реакций. Бор хотят начать применять для так называемой безнейтронной термоядерной энергетики. Обычно во время ядерных реакций рождается большое количество нейтронов. Эти частицы активируют всё, с чем взаимодействуют, создают сильный радиационный фон, что не очень хорошо. А в реакции бора и протонов рождается большое число альфа-частиц, и происходит это с выделением огромного количества энергии. Этот эффект планируют применять для управляемого термоядерного синтеза — очень перспективного направления.

Марина: Во всём мире на эти исследования возлагаются огромные надежды, есть желание строить большие установки, тратить огромное количество денег, а ведь пока есть только вероятность, что таким образом удастся получать энергию. Бум исследований был в шестидесятых годах, новых данных мало, да и старых тоже немного, и важно актуализировать эти знания. Мы попытаемся закрыть пробелы, чтобы было понятно, стоит ли игра свеч.

— Создается впечатление, что молодые ученые постоянно пропадают в лаборатории. Как вы проводите свободное время?

Евгения: Люблю заниматься спортом, это мое основное любимое хобби — ходить в качалку. Умственный труд ведь тоже очень энергозатратный, и для меня важно переключаться между физическими нагрузками и умственными, так я отдыхаю.

Марина: Моё хобби — занятие историческими танцами. Мы устраиваем реконструкции танцев XVI, XIX века, периодически проводим костюмированные балы: прически той эпохи, веселые танцы, интересные люди — вот так я провожу свободное время.

— Окружающие, наверное, удивляются, узнав, где работаете?

Марина: На танцах мы все-таки больше любим веселиться, чем говорить о работе (улыбается).

— А приходилось ли сталкиваться с какими-то стереотипами об ученых, о науке?

Марина: Стереотипов очень много, и мы стараемся по мере сил их развенчивать. Я, к примеру, встречала людей, которые принципиально не покупают фрукты, если те подверглись обработке радиацией. Да, фрукты облучают гамма-квантами, чтобы они дольше сохранились. Мы вот тоже недавно проводили эксперимент и облучали рис так называемыми быстрыми нейтронами, то есть нейтронами с большой энергией. Такой рис будет лучше расти, культура будет более устойчивой к засухе.

— Сейчас люди прочитают и перестанут есть рис…

Евгения: Покупайте гречку, она пока не облучалась (смеются).

— А какие еще интересные или необычные эксперименты доводилось делать?

Марина: Мы сотрудничали с ЦЕРН: в своих экспериментах с частицами они используют оптоволокно, и хотели понять, как материал поведет себя при длительной эксплуатации. Мы целый месяц дозированно облучали образцы быстрыми нейтронами, чтобы выяснить, выдержит ли волокно такие нагрузки.

ЦЕРН (CERN) — европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая по размерам в мире лаборатория физики высоких энергий.

Или вот во Франции строится термоядерный реактор ИТЭР, и стоит большой вопрос: какие материалы использовать для него? Предлагают и вольфрам, и карбид бора, и у нас очень удобно испытать любой образец под нейтронами.

ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) — международный экспериментальный термоядерный реактор, который планируют достроить к 2025 году. Реактор высотой 30 метров и весом в 23 тысячи тонн займет в комплексе территорию в 180 га и станет самым большим из существующих в мире.

— После таких коллабораций не возникало желания куда-то уехать, работать в других крупных проектах?

Евгения: Лаборатория, в которой я работаю, предвосхищает мои ожидания. Нам повезло: у нас есть возможности, недоступные другим. Все-таки мы работаем в лаборатории мирового уровня (улыбается). И я постоянно получаю интересные задачи.

Марина: Есть такое понятие — находиться на пике науки. И сейчас он именно здесь. Не надо куда-то бежать, что-то ловить. Вся соль, весь интерес, возможности для развития — всё это перед нами.