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.

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.

— 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.