Historia

BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY | TERAPIA BOROWO-NEUTRONOWA

Historia BNCT rozpoczyna się krótko po odkryciu neutronów przez Chadwick’a 1932 r.[1] w 1932 r. Trzy lata później Taylor i Goldhaber[2] opisali reakcję wychwytu neutronów na jądrze boru, której efektem było rozszczepienie jądra ¹¹B na atom helu ⁴He (cząsteczka α) oraz jony litu ⁷Li:

¹⁰B + nth →[¹¹B] → α + ⁷Li + 2.31 MeV    (1)

W 1936 r. Locher[3] opublikował propozycję wykorzystania wychwytu neutronów dla terapii nowotworów.

W 1951 r. Sweet[4] zasugerował stosowanie BNCT dla najbardziej złośliwych guzach mózgu. Pierwsze próby kliniczne wykonano w Brookhaven National Laboratory (BNL) przy terapii glejaków wielopostaciowych, później również w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Do generacji neutronów wykorzystano tamtejsze reaktory badawcze, generujące neutrony o energiach termicznych (< 0.4 eV). Jako nośnik boru zastosowano Borax, nie mający właściwości selektywnych. Efekty nie były zadowalające, próby kliniczne na BNL i MIT zakończono w 1961 r. przede wszystkim ze względu na:

– słabą penetrację neutronów termicznych w tkankach

– wysokie stężenie boru we krwi, wyższe niż w komórkach nowotworowych

– przy leczeniu głęboko położonych nowotworów znajdowano żywe komórki guza, mimo stosowania wysokich dawek, przekraczających poziom tolerancji tkanek zdrowych i powodujących uszkodzenia tkanek powierzchniowych

– uszkodzenia skalpu i naczyń krwionośnych mózgu

Nie były to jednak przesłanki do zaniechania badań nad wykorzystaniem BNCT. Skupiono uwagę na ulepszeniu nośników boru. W 1968 r. uruchomiono kolejne kliniczne badania, tym razem w Japonii, gdzie Hatanaka wprowadził nowe związki boru (BSH), o wyższej selektywności i lepszej koncentracji w komórkach nowotworowych [5]. Hatanaka zapewnił również wyższą skuteczność penetracji promieniowania neutronowego przeprowadzając BNCT śródoperacyjnie, na otwartym skalpie (Rys. 1).

Efekty terapii były dużo lepsze niż przy poprzednio, chociaż średnia przeżycia nie różniła się tej osiąganej w radioterapii konwencjonalnej. Ponieważ naświetlano nadal neutronami termicznymi, leczono jedynie nowotwory położone płytko. Terapii BNCT poddanych zostało wówczas 120 pacjentów.

Następnym etapem było poniesienie energii neutronów do epitermalnej (0.4 eV – 10 keV), uzyskując głębszą penetrację, oszczędzenie tkanek powierzchniowych oraz wyższą dawkę deponowaną w obszarze guza, dzięki termalizacji neutronów w tkankach pośrednich. Dalszy rozwój nośników boru doprowadził do wytworzenia BPA-f (Borophenylalanine-fructose complex), cząsteczki, która potrafiła wprowadzić atomy boru do środka komórki, przenikając przez membranę błony komórkowej. Nowa faza badań klinicznych rozpoczęła się w 1994 r. na BNL, gdzie po raz pierwszy wykorzystano wiązkę neutronów epitermalnych, w tym samym roku terapię rozpoczęto także na MIT. Zainteresowanie BNCT wzrosło również w Europie. W 1996 r. BNCT zaczęto prowadzić w Petten (Holandia), podobne ośrodki powstały również w Finlandii.

Podobnie jak w przypadku innych metod radioterapii, szybsze komputery oraz rozwój technik obrazowania takich jak MRI i PET znacznie poprawiły planowanie leczenia dla BNCT i pozwoliły na dalszy jego rozwój. Aktualne badania dotyczą: poprawy jakości wiązki neutronów, opracowania metod dokładnej kalkulacji dawki, znalezienia nowych nośników boru, znalezienia alternatywnych źródeł neutronów, generujących wiązki o energiach epitermalnych (1 eV – 10 keV) o głębokim zasięgu.

​

[1] Chadwick, J., (1932), Proc. Roy. Soc. Lond. A, 136, 692-708.

[2] Taylor, H. J., Goldhaber M (1935), Nature (Lond.), 135, 341–348.

[3] Locher, G. L., (1936), Amer. J. Roentgenol. Radium Ther., 36, 1–13.

[4] Sweet, W. H. (1951), The uses of nuclear disintegration in the diagnosis and treatment of brain tumor, New England Journal of Medicine, 245 (23): 875–8, doi: 10.1056/NEJM19511206245230

[5] H. Hatanaka, (1986), Clinical experience of boron-neutron capture therapy for gliomas – a comparison with conventional chemo-immuno-radiotherapy, In: H. Hatanaka ed Boron Neutron Capture Therapy for Tumours. Nishimura Co., Niigata 349-379

http: //www. osaka-u. ac. jp/en/news/ResearchRelease/2013/09/20130906_1

[6] Coderre JA, Morris GM. The radiation biology of boron neutron capture therapy. Radiat Res 1999;151:1–18.

[7] Morris GM, Coderre JA, Hopewell JW., et al. Response of the central nervous system to boron neutron capture irradiation: evaluation using rat spinal cord model. Radiother Oncol 1994;32:249–55.

[8] Morris GM, Coderre JA, Hopewell JW., Micca PL, Rezvani M. Response of rat skin to boron neutron capture therapy with p-boronophenylalanine or borocaptate sodium. Radiother Oncol 1994;32:144–53.