Возникновение радиобиологии

Уже через год после открытия рентгеновских лучей появились сообщения о лучевых ожогах у работавших на первых рентгеновских установках. В 1928 году был создан Международный комитет по защите от рентгеновских лучей и радия.

Разработка противолучевой защиты была невозможна без понимания механизмов биологического действия ионизирующих излучений. Этим стала заниматься радиобиология. Одними из основоположников этой науки считаются Льюис Харольд Грэй (физик, Великобритания) и Рольф Максимилиан Зиверт (радиофизик, Швеция).

Грэй определил поглощенную дозу радиации, единица измерения которой в Международной системе единиц впоследствии была названа в его честь. В честь Зиверта названа единица измерения СИ эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения.

Перед новой наукой встал вопрос, почему ничтожное количество поглощенной энергии ионизирующего излучения приводит к крайне тяжелой реакции биологического объекта, вплоть до летального исхода. Этот феномен – основной радиобиологический парадокс – удалось объяснить в 1920–1930-е годы.

Основной радиобиологический парадокс:

Тепловая энергия, заключенная в стакане горячего чая, выпитого человеком, приводит лишь к повышению температуры тела на одну сотую градуса. Такое же количество энергии, но уже энергии ионизирующего излучения, поглощенной телом человека, является смертельным.

Объяснение:

В 1920—30-х годах был сформулирован принцип мишени. В биологических объектах имеются особо чувствительные объёмы — «мишени», поражение которых приводит к поражению всего объекта. Клетки и ткани состоят из огромного числа макромолекул, клеточных органелл и других структур. Вероятность попадания элементарной частицы или фотона в редкую, но жизненно важную внутриклеточную «мишень» невелика, но если попадание произошло, даже небольшие дозы ионизирующих излучений могут вызвать гибель клетки или мутации отдельных генов, частота которых будет возрастать с дозой облучения.

 

В медицинской литературе накопилось немало примеров двойственных эффектов воздействия радиации на людей. В 30-40 годы около 14000 человек страдали от болезни, которая называется анкилозирующий спондилит, - дегенеративная деформация позвоночника, которая сопровождается очень сильными болями. Облучение высокими дозами радиации снимало болевой синдром и в течение многих лет пациенты не испытывали нужду в использовании других болеутоляющих препаратов. Наблюдение за этими пациентами показало, что 70 человек умерли от лейкоза, в то время, как в контрольной выборке на 14000 человек выявлено всего два подобных случая. У врачей и пациентов всегда стоит проблема выбора меньшего из зол - то ли страдать всю жизнь от невыносимой боли, то ли рискнуть, избрав облучение в надежде, что судьба убережет от случая попасть в 0,5% рискующих заболеть лейкозом.

Тем не менее, медицинская радиология сегодня является результатом синтеза многих наук и технологий, недаром врачи называют рентген “исцеляющими лучами”. Трудно представить себе все возможные последствия для многих тысяч людей, если бы исчезла рентгенологическая диагностика - как бы работали стоматологи, травматологи и хирурги, если бы они не имели рентгеновских снимков? Что делать, когда без изотопной медицины нельзя поставить диагноз о состоянии внутренних органов? Следует ли запретить радиационную онкологию? Эти вопросы небесполезно задавать людям, которые посвятили себя не столько борьбе против распространения и за запрещение ядерного оружия, сколько против использования атомной энергии в любых целях - медицинских, сельскохозяйственных, энергетических, потому что государственная политика запугивания трансформировалась в радиофобию, которая легла в основу многих общественных движений. Но, не смотря на это, радиация продолжает широко использоваться в медицине, облегчая страдания и продлевая жизнь тяжело больным людям.

Разработана методика, продлевающая жизнь раковым больным. Метастазы раковой опухоли в костную ткань возникают в том случае, если опухолевые клетки скапливаются там, в большом количестве начинают интенсивно разрастаться. Метастазы в кости характерны для поздних стадий рака груди и предстательной железы. Костные разрастания опухолей заставляют страдать онкологических больных от жестоких болей и, в конце концов, убивают их.

Группой ученых из Боннского университета (Германия) разработана методика, продлевающая жизнь раковым больным. Методика лечения основана на том, что метастатические клетки подвергаются целенаправленному воздействию высоких доз радиации. Целенаправленность воздействия достигается тем, что радиоактивная молекула присоединяется к бифосфонатам, которые имеют свойство избирательно накапливаться в области скоплений злокачественных клеток рака простаты. Для лечения используется изотоп рений - 188, который дает мощное бета-излучение короткого радиуса действия - несколько миллиметров. В среднем одна такая инъекция продлевает жизнь больному с 7 до 13 месяцев. Учитывая то, что данная методика имеет мало побочных эффектов, возможны повторные курсы лечения.

Шарики с радиацией лечат рак печени

Новый метод лучевой терапии поможет больным с неоперабельными опухолями печени. Как установили ученые из Университета Мэриленда, если в обычных случаях без операции больные после постановки диагноза живут около четырех месяцев, то при лечении по методике TheraSphere, продолжительность жизни в среднем увеличивается до восьми месяцев.

При этой процедуре в артерии печени вводятся миллионы макроскопических стеклянных бусинок, содержащие частицы радиоактивного вещества иттрия-90. Каждая из бусинок в диаметре не более трети толщины человеческого волоса. Их вводят через катетер, который из бедренной артерии проводят в печеночную вену. Радиацию шарики излучают на протяжении двух недель.

Ученые особенно отметили, что какой-либо опасности для окружающих пациент после процедуры не представляет. В тот же день он может быть выписан домой и вести активный образ жизни. Среди побочных эффектов наиболее часты усталость и тошнота. Также было отмечено, что легче переносится раздельное облучение правой и левой доли с промежутком в несколько недель.

К этому моменту исследователи испытали методику на 93 пациентах, большая часть которых страдала первичными опухолями печени, а часть - метастазами от рака другой локализации. Как отметили ученые, они ожидают, что до 40 процентов пациентов с первичным раком переживут рубеж в один год после диагноза, а для метастазов из кишечника показатель еще лучше - до 50 процентов.

Обнаружено химическое вещество, которое усиливает действие проникающего излучения на злокачественные опухоли.

Терапевтическая эффективность облучения возрастала втрое, если в культуру клеток раковой опухоли кишечника сразу после сеанса добавляли кофеин. Это объясняется тем, что кофеин резко повышает гибель раковых клеток от радиации. Для лечебной практики новый метод пока неприемлем, поскольку большие дозы кофеина могут оказаться небезопасными для больных. Однако английские ученые рассчитывают вскоре найти химические аналоги кофеина, не вызывающие побочных эффектов. По мнению профессора онкологии Гордона Мак-Ви, клинические испытания радиационной терапии в сочетании с такими препаратами могут начаться уже через полтора года.

Атомная бомба для раковых клеток

Американские ученые предлагают новый метод радиотерапии опухолей.

Радиотерапия рака считается недостаточно безопасной постольку, поскольку радиация вместе со злокачественными клетками повреждает и прилегающие здоровые ткани. Такой эффект ограничивает применение метода и существенно усложняет весь процесс лечения. Способ воздействовать на опухоли более избирательно нашли специалисты американской компании Immunex Согроration. К антителам, которые распознают раковые белки и проникают внутрь клеток, они прикрепили радиоактивный актиний-225. Нестабильный атом этого элемента распадается, высвобождая высокоэнергетичные альфа-частицы, действующие насколько возможно точечно: они убивают лишь несколько соседних клеток опухоли.

Новый метод, по словам ученых, позволяет использовать небольшие дозы облучения и избежать негативных побочных эффектов. Его действие пока проверено только на лабораторных животных. Как показали тесты, страдающие раком мыши, которым вводились антитела с актинием, живут дольше, а опухоли у них уменьшаются в размерах. Испытания на человеке планируются начать в ближайшее время.

Добавим, что подобные исследования проводились и ранее. Ученые работали с такими радиоактивными веществами, как висмут-213 и астатин-211. Однако оба эти элемента имеют небольшой период полураспада - 46 минут и 7 часов соответственно. Актиний-225 с десятидневным периодом полураспада дает значительно больше времени на подготовку радиоактивных антител, их доставку и введение пациенту.

Клетки снабдят защитой от радиации

Пересадка специальных, устойчивых к радиации клеток в организм больных с лейкозами и лимфомами поможет тем, кому не помогают традиционные подходы к лечению. Новый метод, который был разработан специалистами из Института Патерсона в Манчестере, позволит усилить реакцию иммунной системы на пораженные болезнью клетки крови и улучшить результаты лечения.

Он был разработан группой ученых, работающих в рамках британского проекта исследования рака, под руководством доктора Радж Чопра (Raj Chopra). Они усовершенствовали метод пересадки стволовых клеток донора больному, который применяется в некоторых случаях при неэффективности стандартных схем. Этим клеткам была добавлена защита от лучевой терапии.

Это связано с тем, что после трансплантации пациенту назначают значительные дозы облучения. Оно уничтожает раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга донора стволовые клетки. Ученые предложили вводить при помощи вируса в донорские клетки специальный ген, который защищает их от повреждающего действия лучевой терапии.

Манчестерские ученые, которым удалось на практике создать такие устойчивые к радиации клетки, надеются, что их присутствие в организме поможет активизировать противоопухолевый иммунитет. По их оценкам, новый подход, сочетающий два передовых направления: генную терапию и стволовые клетки, позволит улучшить результаты лечения опухолей кровеносной системы вдвое.

Используемая Литература:

1) http://biofile.ru/bio/22738.html

2)http://rb.mchs.gov.ru/about_radiation/Radiacija_i_zdorove_cheloveka/Radiacija_v_medicine