“在治療腦膠質瘤等彌散型和擴散型癌癥的各種方法中,它有較大希望,正處在‘更接近例行臨床療法’的前夜。”3月30日,在北京舉行的第694次香山科學會議上,中國科學院院士、中科院高能物理研究所研究員柴之芳對腫瘤治療的新方法充滿期待。
這種方法就是“硼中子俘獲治療(BNCT)”。目前,我國已經自主研發成功加速器硼中子俘獲治療實驗裝置。與會專家認為,BNCT想要真正用在腫瘤治療臨床上,面向人民生命健康,當前應著力先期布局發展含硼藥物。
“殺癌神器”已具備,只欠硼藥“東風”。
精準“殺死”癌細胞
硼是一種不太常見的非金屬元素,原子序數為5。非放射性的硼10同位素受到中子照射后,硼10會發生核裂變反應,產生阿爾法粒子和鋰離子。
正是認識到這一性質,科學家開始嘗試從理論上探討如何用硼藥進行腫瘤治療。治療時先給病人注射一種與癌細胞有很強親和力的含硼10同位素的藥物,迅速聚集于癌細胞內,相當于給癌細胞做“標記”,而在其他組織內分布很少。隨后進行時長在1小時內的中子照射,照射的中子被癌細胞內的硼俘獲,產生高殺傷力的α射線和鋰離子,便可精準“殺死”癌細胞。
“歐美及日本等國家經過70余年的研究,BNCT利用熱中子束在臨床試驗治療中已取得了相當進展。其中,日本和美國相繼完成數百次臨床試驗,取得良好效果。”作為會議執行主席之一,柴之芳在主題報告中介紹這一領域的進展。
在中國,2012 年起,中國工程院院士周永茂團隊與中南大學湘雅三醫院團隊聯合,以中國原子能科學研究院研發的中子照射器(微堆)為基礎,在國內首次探索了 BNCT 的臨床試治。“首位患者病理診斷為惡性黑色素瘤,于2014年9月完成治療后,病理檢查未見明顯腫瘤組織,各項指標未見明顯異常。”中南大學湘雅三醫院主任醫師朱曬紅在會議上介紹。隨后,2014至2016年期間,該團隊完成照射及藥物攝取試驗共計20次,初步驗證了BNCT在中國人群中的療效。
盡管BNCT治療癌癥的前景被看好,但專家們認為,仍應看清其發展現狀。“過去約80年來,BNCT的治療病人不到2000例,很遺憾,它還不能成為醫院例行治療的手段。”中科院高能物理所研究員傅世年在會議報告中提到。
“神器”落成
傅世年認為,其中一個重要的原因是,以前BNCT技術都建立在大型反應堆中子源的基礎上。從核安全角度看,這種大型核設施無法修建在人口密集的醫院,醫生和病人往往需要專程去偏遠的大型核研究機構才能開展人體治療實驗,分配到的束流時間也很有限。
如何用安全、高效的方法產生高質量的中子源,成為BNCT進一步向臨床推進的關鍵。圍繞這個問題,高能物理學家們打起了加速器的主意。“不同于基于核反應堆的BNCT裝置,加速器驅動的BNCT中子源,通過加速器提供的強流質子束打靶產生中子,經慢化到適當能譜,通過準直后照射腫瘤靶區,這樣的BNCT 超熱中子分布更理想,更適合治療人體的深部腫瘤。”傅世年介紹。
因此,加速器BNCT逐漸成為這一領域的未來大方向。如今,加速器BNCT裝置目前正處在實用化、商業化的前夜。2020年3月,世界首臺取證開展醫療服務的BNCT裝置在日本南東北醫院開始接納病人進行臨床治療。
在中國,2018年,中科院高能物理研究所在廣東東莞建成我國首臺散裂中子源,為加速器BNCT提供了可靠的技術基礎。2020年8月,陳和生院士率領散裂中子源科研人員在東莞成功研發出我國首臺加速器硼中子俘獲治療實驗裝置,成為散裂中子源大科學工程項目催生的首個產業化項目。該實驗平臺對我國BNCT研究用戶開放,首輪細胞實驗和小動物實驗同時啟動。
中國BNCT“神器”的落成讓科研人員們對其應用前景和發展潛力充滿信心。傅世年期待,未來可往市一級醫院拓展,有望在更大范圍內實現個性化與例行性的BNCT治療。
納米藥物突圍
裝置有了,接下來重點考慮的問題便是藥物。
BNCT精準至細胞的細胞內放療,核心在于硼藥物是否能夠靶向抓取腫瘤細胞且實現足夠高的“腫瘤/正常組織”藥物富集比。然而,目前,以硼苯丙氨酸(BPA)等氨基酸類衍生物小分子為主的硼藥通過腫瘤組織高代謝機制而濃聚,它在腫瘤和普通組織的聚集比還亟待提高,靶向的腫瘤類別也需要大大擴展。
因此,與會專家認為,硼中子靶向藥物研發的滯后將制約BNCT的發展,對BNCT含硼藥物的開發及相關問題的深入研究迫在眉睫。
據了解,以進一步提高腫瘤特異性和攝取量為目標的第三代硼藥研發正在進行中,包括非天然氨基酸類、核酸類、卟啉類、多肽類、抗體類及納米遞送體系等。
其中,開發具有腫瘤靶向性的含硼藥物是一個新的研究方向。“比如,將含硼藥物裝載在高分子材料上,脂質體或者納米顆粒中,來提高對 BNCT 含硼藥物在腫瘤部位蓄積量來提高治療效果。”四川大學生物治療國家重點實驗室教授米鵬指出。
對此,長期從事納米藥物研發的國家納米科學中心研究員聶廣軍表示,納米載藥系統在腫瘤治療方面已經顯示出獨特的優越性和巨大潛力,有望在硼藥研發上發揮作用。
近年來,他和趙宇亮院士帶領的科研團隊在國際上率先提出并發展了“基于腫瘤微環境靶向、響應和調控的智能納米藥物”這一學科方向,相關領域已成長為國際上納米藥物和納米生物學的學科前沿和熱點方向。
與會專家呼吁,當前,我國在已經具備加速器BNCT裝置的優勢下,在多學科視角下加快推進硼藥研發,支持“健康中國”建設。
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