探秘“抗癌”重点实验室①丨从“多频次”放疗到“秒杀”癌细胞,全国首批FLASH放疗设备年底装机

2024-04-16 19:26:53来源:四川在线编辑:牛霄

 

【编者按】

 

肿瘤是严重危害人类健康的慢性疾病。要防治肿瘤,提高医疗和康复专业技术是关键一环。4月15日—21日是“全国肿瘤防治宣传周”,四川在线记者深入3所国家和省级重点实验室进行探访,推出“探秘‘抗癌’重点实验室”特别报道,从核医学、放射肿瘤学、精准医学等不同角度,深入了解肿瘤防治前沿科技,以及实验室研究团队背后的故事。敬请关注。

 

 

武茹玉 四川在线记者 魏冯

 

实验室名片

 

国家卫生健康委核技术医学转化重点实验室,系委省共建实验室,依托单位为绵阳市中心医院。现有固定研究人员50人、流动研究人员57人,研究人员博士学历占比68%,研究方向包括肿瘤靶向放射性药物的研发和临床应用研究、FLASH放疗装置的研制及临床转化研究、医用回旋加速器的研制及临床应用研究、辐射损伤防治药物的基础和转化研究。实验室获授权发明专利15项,主持承担省部级以上科研项目33项,获省部级以上科技奖励8项。

国家卫生健康委核技术医学转化重点实验室成员正在做相关实验。魏冯 摄

提到“核”,许多人可能想到核泄漏、核爆炸等危险因素,但“核”在医学领域,尤其是肿瘤诊断和治疗方面有重要应用。

4月11日,在绵阳市中心医院内,国家卫生健康委核技术医学转化重点实验室(下文简称“重点实验室”)“分子生物学研究平台”房间,研究人员正在研究疾病发病机制和核素药物的靶点筛选,为制备前体药物做准备,“分子病理学研究平台”房间内的研究人员正在显微镜下观察切片,分析给药后的病理和毒性。

“分子病理学研究平台”房间内,重点实验室成员正在做相关实验。武茹玉 摄

据重点实验室主任李小安介绍,实验室在该院设中心实验室、生物样本库和动物实验中心、核医学科等平台。但不仅局限于这些平台,中国工程物理研究院流体物理研究所(简称“中物院一所”)、核物理与化学研究所(简称“中物院二所”)、应用电子学研究所(简称“中物院十所”)、四川大学华西基础医学与法医学院和西南科技大学等,也是实验室联合共建单位和研究阵地。

尽管联合单位地点各异,但“物理”“化学”“医学”“生物”不同学科背景的科研人员和医务工作者常常聚在一起相互“上课”,交流学习,在核技术如何造福于人类健康课题上“同频共振”“互融共进”。

新变化

 

患者放疗从“多频次”到“一秒搞定”,这台“神器”预计年内上线

“我们和中物院十所研发的电子线FLASH放疗设备预计年底装机,医院已在做机房设计,这也是全国首批FLASH放疗设备。”在接受采访时,重点实验室研发人员周艳接到电话,对另一头的工作人员说。

周艳口中FLASH放疗设备装置的研发及临床转化研究,是重点实验室的研究方向之一。FLASH放疗是一种以超高剂量率照射为主要特征的放疗技术,根据放疗射线不同,分为质子线、电子线、高能X线等多种类别的FLASH放疗设备。

FLASH放疗一大优点是相较于传统放疗更高效。放射治疗原理是通过射线杀死肿瘤细胞。重点实验室研发人员、绵阳市中心医院日间治疗中心主任李杰举例,传统放疗设备剂量率每秒0.01Gy/s(戈瑞/秒),如一名肿瘤患者需要60戈瑞的放疗总剂量,常规情况下每周接受5次放疗,每次耗时大约20分钟,临床上需6周时间才能完成放疗。“然而,FLASH放疗技术可实现每秒40戈瑞Gy/s以上的照射剂量率,理论上患者可完成‘秒速’治疗,这样的高剂量率在照射区域诱发'闪光效应' ,保持肿瘤局部控制率同时,有效降低患者正常组织毒性。”李杰表示。

FLASH放疗另一个优点是“减毒”。“实验室已开展了数百次动物实验,发现FLASH放疗在实验动物腹部、胸部和皮肤等部位都显示出显著效果,对正常组织的放射性损伤更小,可以减少毒副反应。只杀癌细胞,尽量减少正常细胞损伤。”重点实验室研发人员、绵阳市中心医院肿瘤科副主任高峰进一步介绍。

在重点实验室的努力下,近两年,FLASH放疗设备装置取得跨越式进步。电子线FLASH放疗设备计划今年投入临床,开展临床研究,适用于治疗基底细胞癌、皮肤淋巴瘤等疾病以及术中放疗。“但电子线FLASH放疗设备应用范围相对较窄,主要针对表浅肿瘤,深部肿瘤需要运用到高能X线FLASH放疗设备装置。”李杰说。

李杰通过照片方式,向记者展示最初的高能X线FLASH放疗设备装置。当时的装置体积庞大,高达三层楼。“这种‘庞然大物’要推广应用,就得‘由大变小’。目前,中物院和中玖闪光医疗科技有限公司(由重点实验室与中物院十所、四川长虹电器股份有限公司于2022年合作成立)正在优化设备参数,以实现设备的‘小型化’,重点实验室则负责开展这一设备的临床前研究,探索生物学机制和触发条件。”李杰介绍,预计明年启动高能X线FLASH放疗设备的临床试验,未来多种类型肿瘤患者均可受益。

记者了解到,2022年重点实验室FLASH放疗联合研究团队作为亚洲唯一受邀报告团队,在第二届全球FLASH放疗和粒子治疗会议上作专题报告,这意味着高能X线FLASH放疗设备在技术参数和性能方面已达国际先进水平。

新进展

 

多种新型分子影像探针让肿瘤无处“形”,年内将建成放射性药物研发中心

放射性药物的研发和临床应用,也是重点实验室的研究方向。

“放射性药物一般用于肿瘤治疗和肿瘤诊断两大方面。肿瘤治疗方面,以放射性核素(镥[177Lu])配体治疗举例,从2023年至今,绵阳市中心医院利用该方法造福48名神经内分泌肿瘤癌和前列腺癌症患者。 ” 重点实验室研发人员、绵阳市中心医院核医学科副主任陈正国表示。

陈正国坦言,镥[177Lu]核素在国外广泛应用,重点实验室利用它制备治疗型放射性药物,但目前其临床应用范围相对较窄,未来将挖掘更多潜在适应症。据悉,目前重点实验室可使用核素已增至20种,未来将增加更多核素,用于制备多种放射性药物,让更多患者受益。

团队为患有神经内分泌肿瘤的外地患者实施放射性核素配体治疗。邓凌腾 摄

在肿瘤诊断方面,重点实验室通过制备多种“诊断型放射性药物”提高诊断精准度,降低误诊率,目前已有多项在实践。“正电子分子影像探针是一种用于诊断的放射性药物,它能精准定位肿瘤细胞,像一艘搭载GPS的‘导弹’,能够直击‘靶心’。”陈正国介绍,重点实验室已制备6种新型分子影像探针,已在临床应用于神经内分泌肿瘤和前列腺癌等肿瘤诊断。今年计划制备10多种分子影像探针,拓宽肿瘤诊断范围。

重点实验室还研发一种针对胰腺癌、乳腺癌、食管癌等实体肿瘤的双功能分子探针,避免了单功能分子探针可能带来的漏诊误诊问题。 “四川是食管癌的高发地区,这类肿瘤的主要诊疗手段是内镜,微小病灶不容易被发现,许多患者在发现病症时已处于中晚期。现在利用双功能分子探针就可以及早发现,尽早诊治,提高患者存活率。目前这种新型分子探针已进入动物实验阶段,正在申请院内临床试验,将来造福更多实体肿瘤患者。”重点实验室副研究员石明松介绍。

为研制和推广更多创新性药物,重点实验室打好一系列“提前仗”——

强硬件,如建立GMP标准的制药车间,以确保药物生产洁净度等标准;购入小动物SPECT/CT、小动物PET/CT、中能准直器、辐射剂量分析软件等软硬件,用于满足更多药物研究和临床使用;年内将建成放射性药物研发中心,以实现放射性药物从研发到临床使用的闭环。

获许可,在辐射安全、放射性药品使用许可方面获得相关证书。“这些许可证都是放射性药物研发所必备的前置条件,像我们去年拿到的《放射性药品使用许可证》(第四类)是我国放射性药品使用许可最高级别。有了它,就可以自主研制、使用新的放射性药物,用于更多类型的癌症诊断与治疗探索。”陈正国说。

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