我国首台加速器硼中子俘获治疗实验装置自研成功
探寻抗癌新“利器”，我国科学家又有新突破。前不久，我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗实验装置（简称BNCT）研制成功，有望为我国肿瘤治疗带来技术性革新。中国科学院高能物理研究所近日召开发布会宣布，该所东莞分部成功研制出我国首台加速器硼中子俘获治疗实验装置（BNCT），并启动了首轮细胞实验与小动物实验，为开展临床试验做前期技术准备。
中国散裂中子源园区内景。 本报记者 郑 杨摄
图为中国散裂中子源靶站。 （资料图片）
“该装置的成功研制，为我国医用BNCT治疗装置整机国产化和产业化奠定了技术基础，有望为我国肿瘤治疗带来技术性革新。”中国科学院高能物理研究所东莞分部副主任梁天骄表示。
当中子遇到硼
癌症已成为当前威胁国人健康的主要杀手。国家癌症中心最新发布的全国癌症统计数据显示，我国癌症患者占全球患者总数比例超过20%，2015年新增癌症患者约392.9万人，死亡约233.8万人；近10年来，恶性肿瘤发病率每年增幅达3.9%，死亡率每年增幅达2.5%，恶性肿瘤死亡占国民全部死因的23.9%。
放射治疗是治疗癌症的重要手段。然而，目前我国放疗设备与放疗比例远低于发达国家。据统计，每百万中国人仅拥有放疗设备1.4台，远低于发达国家7台至8台的平均水平；在美国，每百万人已接近12台。
“约70%癌症患者在不同阶段需接受放疗，BNCT是目前国际最先进的癌症治疗手段之一。”中国科学院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生介绍，BNCT是一种将放射与药物相结合的靶向、细胞级精准放疗。
在梁天骄看来，从某种意义上来说，这一抗癌高科技更接近一种“靶向治疗+放疗”，它之所以能够精准打击人体内癌细胞，是因为“左膀右臂”的存在——中子与含硼药物。
梁天骄介绍，采用BNCT治疗时，会先给病人注射一种含硼药物。这种药物对癌细胞具有很强亲和力，进入人体后会迅速聚集于癌细胞内，但在其他组织内分布则很少。随后，医生会给病人实施中子照射，时长在1小时内。当照射的中子遇到了聚集于癌细胞内的硼，由于硼的同位素硼10具有很大的中子吸收截面，两者很容易发生强烈核反应产生高杀伤力α粒子与锂离子，即可精准“杀死”癌细胞。
“α粒子与锂离子杀伤力很强，整个治疗过程中，患者一般仅需照射一次。而且，这两个粒子射程很短，能运动范围大约仅为一个细胞的长度——10微米，因而它们只定向‘杀死’癌细胞，并不会损伤周围细胞组织。”梁天骄解释。
他说，与化疗等常规癌症治疗手段相比，硼中子俘获治疗法起步时间相对较晚。这是因为肿瘤中有一种脑胶质瘤多为原位复发，并具有浸润性生长特性，常规癌症治疗手段对它“束手无策”。后来科学家们尝试将硼中子俘获疗法应用于脑胶质瘤治疗，意外取得了较好治疗效果。于是，硼中子俘获治疗法渐渐引起全世界科学家们的关注。
“对于脑胶质瘤这种呈浸润性生长的恶性肿瘤，硼中子俘获疗法是非常有效的治疗手段。随着新一代含硼药物发展，如今适用于硼中子俘获疗法的病症范围进一步扩大，科学家们正在尝试用其试治肝癌、肺癌、胰腺癌等脏器肿瘤。”梁天骄表示。
促技术产业化
今年3月份，世界上第一台加速器BNCT设备与硼药物正式获得日本厚生劳动省批准，开始对患者治疗。这是硼中子俘获疗法在世界上首次正式进入临床应用。
21世纪前，用于BNCT治疗的强中子束流主要通过核反应堆产生。与基于核反应堆的BNCT装置有所不同，加速器BNCT装置作为射线装置，可以在位于人员密集区域的医院使用，未来可向市、县一级拓展，在较广范围内实现个性化与例行性BNCT治疗，具有广阔应用前景与深远发展潜力。
“过去强中子源一般仅在大型科研实验室才能找到，因而，几十年来BNCT发展缓慢。目前，全世界基于反应堆的BNCT临床试验只有1400多例。然而，如果可以使用加速器来产生中子，就易于推广到医院使用。”中国散裂中子源工程副经理傅世年介绍。
2018年，高能物理研究所在广东东莞建成了我国首台散裂中子源，在加速器与中子技术方面拥有得天独厚的优势。BNCT装置正是利用中国散裂中子源相关技术催生的首个产业化项目。
“散裂中子源是用加速器产生的高能质子轰击重金属靶，产生中子。而BNCT加速器加速的质子能量要低得多，使用的靶材料也与散裂中子源有所区别。”傅世年介绍，经过不断努力，去年12月份，BNCT实验装置首次打靶成功获得中子束流，证明了设备加工制造与安装调试的高质量。随后，他们又逐步实现了设备稳定运行与功率不断提升。
8月13日，8位来自放射医学、粒子加速器、中子物理与技术、硼药等领域的院士及专家对加速器BNCT实验装置开展了评审。专家们一致认为，该装置的成功研制，是我国在癌症治疗高端医疗设备整机技术开发方面取得的又一重大成果；整台装置均自主设计建造，掌握了全部核心技术，为下一步建设临床BNCT治疗装置打下了坚实技术基础，显著提高了我国在该领域的国际竞争力。“这也充分证明，大科学装置在基础研究与应用研究之外，其设计和建造将大力促进相关产业发展与技术革新。”梁天骄表示。
开展临床试验
这一国产抗癌“利器”，何时有望照进现实？
梁天骄介绍，目前科研人员正在利用这台实验装置开展BNCT相关核心技术实验研究，优化装置的综合性能；计划通过开展细胞与动物实验，更大规模地开展BNCT适应症研究，为新一代硼药研发与动物实验提供相应实验环境；同时，通过动物安全性验证，为后期临床试验奠定基础。
在成功研制这台BNCT实验装置基础上，目前高能所与广东东莞市人民医院合作开展了第二台BNCT临床设备设计与研制，有望较快依规逐步开展临床试验，希望早日获批开展临床治疗。
“与目前倍受追捧的质子治疗手段相比，BNCT具有低成本、治疗高效的特性。患者在接受治疗后，可以保持较高生活质量，且治疗疗程短而灵活，治疗费用较低，患者经济负担小。”梁天骄称。不过，他同时强调，硼中子俘获疗法与其他癌症治疗手段并非替代关系，这些不同治疗手段均具有更适合自身的病症，它们相互补充，可以一起造福癌症患者。
中国科学院高能物理研究所副所长陈延伟说，日本、美国等众多发达国家均在积极推动BNCT技术发展。“推进加速器BNCT研发，不仅能使中国大型医疗设备在世界范围内占有一席之地，而且可以造福社会，助力实施健康中国战略，开启癌症治疗的新时代。”
