Promienie zdrowia

Promienie zdrowia

Dodano:   /  Zmieniono: 1
Rozmowa z prof. UGO AMALDIM, fizykiem z Europejskiego Laboratorium Fizyki Cząstek (CERN) w Genewie
Bożena Kastory: - Jest pan jednym z twórców nowa- torskiej metody niszczenia nowotworów, zwanej terapią hadronową, stosowanej na razie tylko w nielicznych ośrodkach na świecie. Na czym polega wyższość tej metody nad konwencjonalną radioterapią?
Ugo Amaldi: - Nie we wszystkich wypadkach terapia hadronowa jest lepsza niż stosowane powszechnie naświetlanie promieniami Roentgena. Na przykład u chorych na raka piersi rentgenoterapia jest doskonałą metodą. Natomiast jeśli nowotwór umiejscowiony jest blisko organów o wyjątkowym znaczeniu dla życia pacjenta, potrzebne jest bardziej precyzyjne narzędzie niż promieniowanie rentgenowskie. Dotyczy to niektórych guzów mózgu, nowotworów karku, guzów znajdujących się w pobliżu rdzenia kręgowego, pewnych typów raka prostaty czy nowotworów oczu. Wiązka promieniowania niszczącego komórki nowotworowe musi mieć w tych wypadkach szczególne cechy - mianowicie powinna dostarczać maksymalną porcję energii do chorego miejsca, nie rozpraszać jej po drodze i nie niszczyć zdrowych tkanek otaczających nowotwór. Konsekwencje takich zniszczeń byłyby dla chorego dramatyczne.


Ugo Amaldi urodził się 26 sierpnia 1934 r. Studiował fizykę nuklearną na uniwersytecie w Rzymie. Pod koniec lat 60. został dyrektorem badawczym w Laboratorium Fizyki Istituto Superiore di Sanita w Rzymie. Wykładał na uniwersytetach w Rzymie i Mediolanie. Jest autorem setek publikacji naukowych na temat fizyki cząstek elementarnych. W 1991 r. był jednym z twórców projektu terapii hadronowej. Jego celem było wprowadzenie nowoczesnych technik radioterapii we Włoszech. Jest członkiem Narodowej Akademii Nauk w Rzymie i turyńskiej Akademii Nauk. Otrzymał tytuł doktora honoris causa na uniwersytetach w Lyonie i Uppsali.

- Co jest źródłem hadronów?
- Słowo "hadron" pochodzi z języka greckiego i znaczy "silny". W fizyce hadronami nazywamy cząstki podlegające silnym oddziaływaniom, na przykład neutrony i protony związane potężnymi siłami w jądro atomowe. Same jądra atomowe odarte z elektronów są również hadronami. Promienie hadronowe są zatem wiązką neutronów lub protonów, mogą być też utworzone z jonów (czyli jąder atomowych) lekkich pierwiastków, takich jak hel, węgiel czy tlen.
- Czy wiązki hadronowe mogą być tylko generowane w wielkich eksperymentalnych centrach badawczych, takich jak CERN, wyposażonych w olbrzymie akceleratory?
- Terapię hadronową stosuje dziś 20 ośrodków na świecie, z czego 19 mieści się w wielkich instytutach naukowych zajmujących się fizyką jądrową. Takimi są ośrodki amerykańskie - w Berkeley w Kalifornii, w Cambridge koło Bostonu i w Davis, rosyjskie - w Dubnej, Moskwie i Petersburgu, japońskie - w Chiba i Tsukuba, a także francuskie - w Nicei i Orsay koło Paryża. Akceleratory liniowe generujące promieniowanie rentgenowskie czy wiązki elektronów dla tradycyjnej radioterapii nowotworowej mogą być o wiele mniejsze niż cyklotrony i synchrotrony, które dostarczają strumieni neutronów, protonów czy jąder lekkich pierwiastków. W wypadku terapii protonowej są to urządzenia mierzące co najmniej 3 metry, w terapii jonami węgla - 7-10 metrów, o bardzo wyrafinowanej konstrukcji i działaniu. Te akceleratory muszą nadać protonom energię ok. 2000 MeV, a jonom węgla - 4000 MeV, po to, by mogły one przeniknąć przez tkanki ciała na przykład na głębokość 20-25 cm i dotrzeć do tzw. głębokich nowotworów.
- Jak wielu pacjentów leczono już przy użyciu wiązki protonów?
- Około 20 tysięcy. Najwcześniej zastosowano terapię protonową w Laboratorium Cyklotronowym Uniwersytetu Harvarda w USA. Pierwszego pacjenta przyjęto tam w 1961 r. Od tego czasu leczono ok. 7 tys. chorych. W Rosji terapię protonową zaczęto stosować 25 lat temu. Specjalizują się w niej ośrodki w Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej, w Instytucie Fizyki Teoretycznej i Eksperymentalnej w Moskwie oraz w Instytucie Fizyki Jądrowej w Petersburgu. Łącznie poddano tej terapii 3 tys. pacjentów. W Japonii nowotwory znajdujące się głęboko w ciele zaczęto leczyć wiązką protonów na początku lat 70. Podobnie we Francji, w Instytucie Curie koło Paryża. Spośród tych 20 ośrodków tylko jeden - Centrum Medyczne Uniwersytetu Loma Linda w Stanach Zjednoczonych - mieści się w szpitalu, działając jednocześnie jako klinika i centrum badawcze.


U 60-70 procent chorych na nowotwory głowy, szyi, karku i gruczołów ślinowych terapia hadronowa przynosi dobre rezultaty

- Wspomniał pan o stosowaniu terapii protonami w wypadku tzw. głębokich nowotworów. Czy wynika to z możliwości precyzyjnego trafienia wiązką protonów w nowotwór umieszczony głęboko w ciele?
- Również z tego względu, ale przede wszystkim dlatego, że taki strumień hadronów ma właściwości fizyczne i radiobiologiczne odmienne od promieni rentgenowskich czy gamma. Niosące ładunek elektryczny protony i jony lekkich pierwiastków silniej wchodzą w reakcje z materią, można też powiedzieć, że mają większą selektywność balistyczną. Wiązkę protonów czy jonów węgla można tak sformować, żeby całe jej uderzenie koncentrowało się na wybranej głębokości, z dokładnością do milimetrów. Różnica między oddziaływaniem wiązki hadronów a promieniowaniem rentgenowskim polega na tym, że to ostatnie jest w zasadzie porcjami światła, nazywamy je kwantami pola elektromagnetycznego. Są elektrycznie obojętne, nie mają ładunku elektrycznego. Reagują z materią zupełnie inaczej niż ciężkie cząstki naładowane elektrycznie, takie jak protony czy jądra atomowe. Te ostatnie wyrywają elektrony z atomów budujących żywe komórki i porywają je z sobą. Promienie rentgenowskie zostawiają dużą część swojej energii w pobliżu powierzchni ciała. Natomiast w wypadku protonów i jonów węgla maksimum energii przypada na kraniec ich zasięgu - czyli na chore miejsce, do którego są kierowane. Tam tworzy się wąski pik energetyczny. Jeśli nowotwór znajduje się na głębokości 20 cm, tam właśnie trafia największa porcja energii niesionej przez hadrony. I w tym miejscu wiązka kończy swój przebieg, nie dociera dalej. Energia jest więc dobrze zogniskowana.
- Mógłby pan porównać efekty terapii hadronowej ze stosowaną powszechnie radioterapią?
- W odniesieniu do nowotworów głowy, szyi, karku czy gruczołów ślinowych terapia protonowa daje dobre rezultaty u 60-70 proc. chorych, podczas gdy radioterapia promieniami Roentgena - u 20-30 proc. Nie mamy zbyt wielu doświadczeń w leczeniu innych rodzajów nowotworów terapią protonową i lekkimi jonami. Wiązkę wysokoenergetycznych jonów węgla zastosowano dotychczas u ok. 500 pacjentów. Nowotwory udało się zniszczyć całkowicie u 50-60 proc. chorych, w wypadku radio- terapii odsetek wyzdrowień jest o połowę niższy.
- Dlaczego w terapii hadronowej używa się jonów pierwiastków lekkich, na przykład węgla. Czy cięższe jądra atomowe nie byłyby skuteczniejszymi pociska- mi w niszczeniu komórek nowotworowych?
- Jony cięższych pierwiastków w nieodwracalny sposób niszczyłyby również zdrowe komórki na drodze od powierzchni ciała do nowotworu. Jony węgla są najwłaściwszą amunicją - przy końcu swej drogi powodują zniszczenia nieodwracalne, komórki nowotworowe umierają, natomiast uszkodzenia "na trasie przejścia" wiązki są jeszcze łatwe do naprawienia przez aparat genetyczny komórek.
- Jak to się stało, że pan - fizyk, a nie lekarz - tak wiele energii poświęca terapii nowotworów?
- Zanim rozpocząłem pracę w CERN, gdzie jestem już 25 lat, pracowałem w Istituto Superiore di Sanita, włoskim narodowym instytucie zdrowia. Był to czas rozwoju radioterapii promieniami Roentgena, bomby kobaltowej, pierwszych akceleratorów liniowych itd. Po kilkunastu latach kierowania jednym z największych eksperymentów w dziedzinie fizyki w Genewie zdecydowałem się zakończyć badania podstawowe cząstek wysokich energii i powrócić do moich wcześniejszych zainteresowań - do zastosowania wyników tych badań w medycynie.
- Jest pan założycielem i prezesem fundacji, której celem jest rozwinięcie w Europie hadronowej terapii nowotworów. Jakie są najbliższe zamierzenia fundacji?
- Kilka lat temu utworzyliśmy we Włoszech fundację pod nazwą TERA (Therapy with Hadronic Radiation). Wspiera nas Banca Popolare w Novara, zyskaliśmy też akceptację włoskiego Ministerstwa Zdrowia. Współpracujemy ze stowarzyszeniami lekarzy radiologów i fizykami projektującymi akceleratory protonów i lekkich jonów. W CERN w Genewie zorganizowaliśmy grupę projektującą synchrotron, który będzie przyspieszał protony i jony węgla. To potężne urządzenie mierzące ok. 20 metrów. Projekt powstał we współpracy m.in. z grupą austriackich i czeskich naukowców pracujących w CERN. Kilka krajów europejskich chce zastosować te projekty. Równoległe prace projektowe prowadzone były w Niemczech w Darmstadt. Klinika Radiologiczna w Heidelbergu i Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem mają duże doświadczenie w radioterapii konwencjonalnej i terapii wiązką neutronów, zaś ośrodek w Darmstadt jest narodowym centrum badań nad jonami. Planowane jest utworzenie ośrodków terapii hadronowej w Austrii, Szwajcarii, we Francji i Włoszech (koło Mediolanu).
- Czy stworzenie takich centrów terapii hadronowej jest bardzo kosztowne?
- Zbieranie funduszy jest największym problemem. Centrum terapii hadronowej wyposażone w najnowocześniejszą aparaturę kosztuje 100-110 mln marek niemieckich. Pozwoliłoby ono uratować setki pacjentów rocznie. Tylko we Włoszech mogłoby skorzystać z tej terapii ok. 12 tys. chorych. Mniej więcej dla 1200 z nich byłby to najlepszy środek leczniczy. Do tych liczb należy dodać 10 tys. osób z nowotworami opornymi na terapię promieniami X i protonami. Zarówno jakość życia tych chorych, jak i czas przeżycia istotnie by się poprawiły w wyniku terapii jonami węgla. Planujemy także utworzenie multimedialnej sieci, która dawałaby wszystkim chorym na nowotwory we Włoszech dostęp do terapii hadronowej. W skład sieci wejdą wszystkie centra onkologiczne, szpitale, kliniki i instytuty badawcze, gdzie przeprowadza się badania diagnostyczne i terapie nowotworów. Po roku 2000 sieć zostanie rozszerzona na kilka krajów europejskich - Francję, Szwecję i Szwajcarię. Na mniejszą skalę dzięki World Wide Web sieć działa już od 1997 r. Projekty wprowadzenia terapii protonowej powstają m.in. w Chinach, w Kioto w Japonii i w kilku innych krajach. We wrześniu odbędzie się konferencja w Krakowie, w której mam wziąć udział. Będzie tam rozważana możliwość wykorzystania do terapii hadronowej cyklotronu jednego z instytutów badawczych. 

Więcej możesz przeczytać w 28/1999 wydaniu tygodnika Wprost.

Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App StoreGoogle Play.

 1