Neutrony bojují s rakovinou

Smrtelný nádor na mozku by mohl ustoupit po zásahu svazkem neutronů. Tuto metodu nyní klinicky zkoušejí v Ústavu jaderného výzkumu Řež. Pokud zde uspějí, znamená to převrat v léčbě a novou naději pro tisíce zoufalých lidí, kteří dnes mají před sebou jen několik měsíců života.

Za pacienty s hlavou nastavenou proudu neutronů se musíme vypravit do malebné nivy, kterou vykroužila řeka Vltava pár kilometrů od Prahy. Tam jsou schované dva výzkumné jaderné reaktory. Jsme v areálu Ústavu jaderného výzkumu v Řeži (ÚJV). Specialisty z různých oborů základního i aplikovaného výzkumu zde spojuje jaderná štěpná reakce.
Jaderný reaktor je zhruba sedm metrů vysoký a do průměru stejně široký. Tento skoro zralý padesátník (v provozu od roku 1957) slouží v Česku jako jediný zdroj neutronů pro výzkumné účely. Maximální tepelný výkon činí
15 MW, ale pracuje na 10 MW. Proti Temelínu, který má tepelný výkon 3000 MW a elektrický 1000 MW, je to tedy drobeček. Samozřejmě, že většina dílů byla postupně vyměněna. Z reaktoru vybíhají jako chapadla chobotnice kanály, pro laika prostě "trubky". Ty vedou proudy neutronů k rozličným experimentům.

Před ústím neutronové cesty

Před ústím jedné takové "neutronové cesty" leží na lehátku pacient. Na hlavu, zafixovanou ve speciální masce, mu dopadá svazek neutronů. Česko je pátou zemí na světě, která přistoupila ke klinickým zkouškám neutronové záchytové terapie. Intenzivní svazek epitermálních neutronů ničí určitý typ nádorových buněk v mozku a přitom nelikviduje zdravou tkáň. Zdroj takových neutronů umí zatím vyprodukovat pouze jaderný reaktor. V USA ročně onemocní zhoubným mozkovým nádorem osm až deset lidí ze 100 000, v ČR je to celkem zhruba šest set lidí. Z toho čtvrtinu tvoří vysoce zhoubné varianty nádorů pojmenovaných GBM. Pro ně nyní svitla (snad) naděje. Pacient, který onemocní GBM, žije zhruba půl roku. Kombinace všech terapeutických možností používaných v současnosti jako chirurgie, radioterapie a chemoterapie, prodlouží dobu přežití pouze o měsíce.
První pacient v Česku prošel ozařovací procedurou ve speciální místnosti (nacházející se čtyři metry od aktivní zóny a odstíněné čtyřiceti centimetry betonu) v závěru roku 2000. Mozkový nádor se nejdříve zhruba ze 70% vyoperuje v nemocnici. Poté se nemocný převeze do místnosti k reaktoru, předem se podrobí infuzi speciální bórové sloučeniny. Ta se shromáždí ve zbývající napadené tkáni a ozařuje se svazkem neutronů, které se koncentrují pouze na postižené místo. "Pacienta sledujeme televizní kamerou. V případě potřeby s ním komunikujeme přes interkom," vysvětluje obsluha.
"Neutronová záchytová terapie umí to, co zatím žádná jiná: ve značné míře hubí jen nemocné buňky a zdravé tkáně si nevšímá. Pacient se tak může i úplně vyléčit," vysvětluje vedoucí projektu pro ověření této terapie v ÚJV Jiří Burian. Nejprve ale musejí úspěšně dopadnout klinické zkoušky s vybranými pacienty - a těch je celkem 15, aby tato metoda mohla přejít do další fáze. V té se zvýší ozařovací dávky i aplikace bóru. "Zatím pacienti nedostávají ještě léčebné dávky, život se tímto zákrokem příliš neprodlužuje. Až ale přejdeme do vyšších koncentrací, budou mít větší šanci," konstatuje Burian.
Pátý, zatím poslední, pacient absolvoval ozařování loni v březnu. Záleží totiž i na tom, jak je Nemocnice na Homolce schopna připravit vhodného pacienta a je-li volná ozařovací kapacita na reaktoru. "Když probíhá terapie, musí se všechny ostatní pokusy na reaktoru zastavit," dodává Burian.

Japonsko: testy na 200 nemocných

Neutronovou záchytovou terapií se kromě Česka zabývají výzkumná pracoviště v Americe, Japonsku a v zemích Evropské unie - Nizozemí, Švédsku a Finsku. Podle Buriana se nejvíce pokusů provedlo v Japonsku. Tam terapie využilo již zhruba dvě stě pacientů, ale donedávna ještě za pomocí tepelných neutronů. "Ty mají menší pronikavost tkání, na rozdíl od epitermálních, které mají vyšší energii. Pacient, kterému se v nemocnici odoperovala část nemocné tkáně, se musel před ozářením na reaktoru podrobit novému chirurgickému zákroku, který "odhalí" zbytek nádoru" vysvětluje Burian. Epitermální neutrony umožňují ozařovat přímo již hojící se místo.
Burian také upozorňuje, že v Japonsku stačí k léčbě pacienta získat pouze jeho souhlas, takže se může začít ozařovat hned vyššími dávkami. "Jde o čas. Čím intenzivnější léčba, tím větší šance. Na druhou stranu pacient nemá co ztratit. U nás však nejde začít hned s vyššími dávkami. Zvýšit se mohou až po určitém počtu klinických zkoušek, pokud se prokáže, že metoda pacienta neohrožuje," říká Burian a dodává, že v USA již začali provádět první klinické testy také u pacientů s rakovinou kůže.
Ve speciálních podlouhlých trubicích - sondách, které zajíždějí do reaktoru shora, jsou také ozařovány radioizotopy pro lékařské účely, například samarium. "Injekce se samariem tiší bolesti při kostních metastázích. Je to vlastně náhrada morfia," říká vedoucí oddělení Petr Kopecký.

Jak udržet nemocnou tkáň

ÚJV Řež spolupracuje s Ústavem jaderné fyziky Akademie věd (ÚJF AV). "Například některá radiofarmaka si my vyrábíme na jejich cyklo-tronu a oni zase na našem reaktoru," vysvětluje ředitel ÚJV Řež Pazdera. "Našim prvotním cílem je sice základní výzkum, ale hledáme také jak poznatky využít v praxi," dodává k tomu ředitel ÚJF AV Jan Dobeš.
Vedle radiofarmak se ve spolupráci s lékařskou fakultou v Hradci Králové podílí ÚJF AV na výzkumu v ozařování stentů. Například jícnový stent vypadá jako trubička z drátěné mřížky o průměru okolo dvou centimetrů, který se zavádí pacientům s rakovinou jícnu. Stent zasaženou tkáň zpevňuje. Nemocný díky tomu může zase jíst a pít, aniž by potrava unikala třeba do plic. Stává se však, že okolní tkáň na stent reaguje jako na cizorodý prvek a snaží se ho vyloučit nebo naopak do tkáně zarůstá. Lékaři tedy ve spolupráci s ÚJF AV přišli na nápad, že by těmto reakcím mohly zabránit stenty, které se před zavedením do těla pacienta nejdříve ozáří. Na podzim roku 2001 se tak aplikovaly první dva ozářené stenty do jícnu nemocných.
Umělé havárie
Druhý výzkumný reaktor neobklopují žádné pokusné přístroje, experimenty probíhají přímo uvnitř. "Aktivní zóna je podobná těm v jaderných elektrárnách. Můžou se na ní měřit různé fyzikální charakteristiky či simulovat havárie a způsoby jejich řešení," říká vedoucí oddělení experimentální reaktorové fyziky Vojtěch Rypar.
Stojím na kulatém víku reaktoru. Na rozdíl od prvního je jakoby zabudován do země a nepůsobí mohutně. Uprostřed víka je mezera ústící přímo do tlakové nádoby. Nebezpečí z ozáření je zde minimální i když je v chodu, neboť má skoro nulový výkon, pouze produkuje proud neutronů.
Experimenty, které tady provádějí, souvisí i se skladováním vyhořelého paliva. Vysoceradioaktivní odpad se ve speciálních kazetách ukládá do kontejnerů. Zkoumá se, v jaké vzdálenosti od sebe mohou být kazety v kontejnerech umístěny, kolik a jakého materiálu na izolaci se má umístit mezi ně, aby nedošlo ke štěpné reakci.
Další experiment spočívá v konstrukci šišaté zóny s 32 palivovými kazetami (v nich jsou palivové proutky s palivovými tabletami), které jsou umístěné nesymetricky vůči středu nádoby. "Modeluje se tak okraj palivové zóny a měří se spektrum neutronů, které unikají do materiálu na okraji zóny. Zároveň se zjišťuje radiační zátěž tlakové nádoby reaktorů, aby se dala odhadnout životnost a předpokládané křehnutí," dodává Rypar.
Dnes se výzkum orientuje na procesy nouzových stavů v jaderných elektrárnách. To jsou odchylky od běžného provozu, v krajním případě až havárie s únikem radioaktivity. "Hledáme materiály, které by byly schopny zachytit a udržet roztavené palivo. Na základě toho se pak konstruují nové typy reaktorů," říká ředitel divize jaderné bezpečnosti a energetiky Ivo Váša. Konstatuje však, že je obtížné modelovat podmínky těžké havárie experimentálně, protože v praxi, vyjma Černobylu, nenastávají. "Těžko se dají ověřit a vytvářet věrohodné procesy. Je to zároveň velmi drahé. Místo uranu se například používá roztavený kov," dodává.