Použití proton-borové jaderné reakce ke zvýšení efektivity ničení rakovinných buněk v protonové terapii bylo experimentálně prokázáno. Je to výsledek vědecké spolupráce mezi výzkumníky z Fyzikálního ústavu AV ČR (ELI Beamlines) v Praze, Laboratori Nazionali del Sud (LNS) v Katánii, Katedrou fyziky University of Naples Federico II (DoP-UoN) a Fondazione Bruno Kessler (FBK) v Trentu.

Výzkum provedený v Katánii je výsledkem intenzivní dvouleté experimentální práce založené na testech s různými buněčnými kulturami..

Foto: Protonová terapie

Inovativní metoda PBCT (Proton Boron Capture Therapy – proton-borová záchytná terapie) zvyšuje relativní biologickou účinnost protonové terapie a zároveň zachovává unikátní fyzikální vlastnosti urychlených protonů a tudíž připravuje prostor pro léčbu radio-rezistentních nádorů, jako jsou např. gliom (tumor v mozku nebo míše) nebo nádory slinivky břišní.

„Dosažení toho výsledku je příkladem smysluplné a úspěšné mezioborové spolupráce aplikovaného výzkumu. Takový výzkum kombinuje odbornost různých odvětví vědy souvisejících s fyzikou a biologií a v blízké budoucnosti se, doufejme, projeví i v medicíně,“ vysvětluje Lorenzo Manti, profesor na UoN.

Experimentální technika nazývaná PBCT používá molekuly obsahující jádra boru 11B, která mohou proniknout do nádoru nacházejícího se hluboko v tkáni. Buňky nádorů mají zvýšený metabolismus oproti normálním buňkám, a proto intenzívně vstřebávají například borem dopovanou glukosu.

Tato jádra boru mohou být poté ostřelována protonovým svazkem typicky používaným v hadronové terapii. Následkem interakce jednoho protonu s jedním jádrem bóru 11B jsou generovány tři částice alfa s nízkou energií (kolem 4 MeV).

Ty se nakonec zastaví v nádoru, kde uvolní celou svou energii v jediné nádorové buňce. Makroskopickým efektem této interakce je zvýšení biologického poškození nádorové tkáně ve srovnání s poškozením způsobeným pouze protony.

Nespotřebovaný bor je z těla vyloučen a není toxický. „Tento výsledek je vědecky a klinicky velmi zajímavý, neboť by mohl rozšířit a vylepšit současné procedury hadronové terapie. Může mít také významný sociální dopad,“ zdůraznil Pablo Cirrone, lékařský fyzik v LNS v Katánii.

„Proton-borová fúze je odvětvím výzkumu, které v Praze experimentálně zkoumáme už několik let pomocí laserových urychlovačů částic,“ vysvětluje Daniele Margarone, vedoucí vědecký pracovník Fyzikálního ústavu v ELI Beamlines a dodává:

„Naše těsná vědecká spolupráce s INFN, UoN a FBK nám umožnila v LNS v Katánii lékařský výzkum pomocí konvenčních urychlovačů částic. Tato spolupráce byla klíčem k dosažení zajímavého vědeckého výsledku.“.

Vědci budou ve výzkumu pokračovat

„Medicínské aplikace vysoko výkonových laserů jsou pro výzkum na ELI Beamlines důležité. To dokazuje i společný projekt s laboratoří INFN nazvaný ELIMED a také podání žádosti o národní mezioborový grant s pražským Protonovým centrem.

Zde bude probíhat i další výzkum proton-borové terapie“ zdůrazňuje Georg Korn, vedoucí výzkumných programů na ELI Beamlines.