Будущие специалисты атомной отрасли: три направления современной ядерной науки
Атомная отрасль — это не только энергетические реакторы, но и масштабная экосистема, включающая фундаментальные и прикладные исследования. Передовые трековые детекторы для поиска новых частиц, радиофармацевтические препараты для высокоточного лечения онкологических заболеваний, неразрушающий нейтронный контроль промышленных изделий — именно эти направления сегодня определяют технологическую независимость и будущее отрасли.
О том, какими научными задачами занимаются исследователи и какими компетенциями должны овладеть специалисты нового поколения, рассказали казахстанские ученые, работающие в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) — международной межправительственной научно-исследовательской организации, расположенной в городе Дубна.
Аягоз Баймуханова
Аягоз Баймуханова — кандидат химических наук. Она занимает должность заместителя директора Лаборатории ядерных проблем имени В. П. Джелепова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна) по научной работе.
Основное направление ее научной деятельности — разработка радиофармацевтических препаратов. Ее кандидатская диссертация посвящена получению радионуклидов для ядерной медицины.
Помимо научной работы, она активно занимается популяризацией науки, регулярно участвует в просветительских проектах, посвященных достижениям ученых и современной ядерной науке.
1.Что такое радиофармацевтические препараты и как они применяются в современной медицине?
Радиофармпрепараты — это особый класс лекарств, в состав которых входят радионуклиды. Их уникальность в том, что они работают сразу в двух направлениях: помогают обнаружить болезнь и могут воздействовать на неё. Это возможно потому, что радиоактивная метка, соединенная с биологическим вектором — молекулой, избирательно связывается с опухолевыми клетками. Именно радионуклид, оказавшись в составе такого препарата, накапливается в патологических очагах, и его излучение регистрируется специальной аппаратурой, которая строит изображение распределения радиоактивности в теле. Если вместо диагностического радионуклида использовать терапевтический — например, альфа- или бета-излучающий, — можно уничтожать клетки, не задевая здоровые ткани. Это называется тераностикой (theranostics) — сочетанием терапии и диагностики. Сегодня такие препараты всё шире применяются в онкологии: с их помощью можно выявить опухоль на ранней стадии и начать прицельное лечение.
2. Почему получение терапевтических радионуклидов важно для онкологических заболеваний?
Диагностическая ядерная медицина сегодня — это вполне сложившаяся, отлаженная индустрия. Есть рутинные радиофармпрепараты на основе 18F для позитронно-эмиссионной томографии и 99mTc для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Как 18F, так и 99mTc производятся в том числе в Институте ядерной физики в Казахстане. Это надёжный, проверенный инструмент, который позволяет определять опухоли, оценивать их распространённость и следить за эффективностью лечения.
Но когда мы говорим о терапии, картина совсем другая. В мире утверждено лишь несколько терапевтических радиофармпрепаратов — на основе 90Y, 177Lu, 223Ra, 225Ac. Их очень мало, они дороги, и они не закрывают все потребности онкологии. При этом потребность в эффективной терапии огромна: рак остаётся одной из главных причин смертности, а метастазы и резистентные опухоли часто не поддаются традиционным методам. Поэтому развитие терапевтических радионуклидов — это ключевая задача современной ядерной медицины.
Особое место здесь занимают оже-излучатели. Это, на мой взгляд, возможное будущее ядерной медицины. Если доставить такой радионуклид прямо в ядро клетки, он может эффективно повредить ДНК и запустить гибель опухолевой клетки, почти не задевая соседние здоровые ткани. Это делает оже-терапию идеальной для борьбы с одиночными раковыми клетками и микрометастазами.
Однако есть серьёзная проблема: для оже-излучателей пока нет эффективных биологических векторов, которые могли бы доставить радионуклид именно в ядро. Большинство существующих векторов — антитела, пептиды — приводят к накоплению в цитоплазме или на поверхности клетки, а для оже-терапии критически важно попасть в ядро. Это отдельная развивающаяся область, и её прогресс откроет дорогу к клиническому применению оже-радионуклидов. Но уже сейчас понятно, что это направление очень перспективно. В Институте ядерной физики мы разрабатываем методы получения оже-излучающих радионуклидов, например 107Cd, и параллельно идёт поиск подходящих векторов. Я уверена, что в ближайшие годы оже-терапия сможет стать прорывом в лечении онкологических заболеваний.
3. Какие специалисты участвуют в создании и применении радиофармпрепаратов?
Создание и применение радиофармпрепаратов — это командная работа, где каждый специалист решает свою задачу. Радиохимики занимаются получением и разделением радионуклидов, а также их химическим связыванием с биологическими молекулами. Ядерные физики обеспечивают работу ускорителей и реакторов, на которых нарабатываются радионуклиды. Химики-органики синтезируют векторы — молекулы, которые доставляют радиоактивную метку к опухоли. Радиобиологи исследуют, как разные виды излучения действуют на клетки и ткани, какие механизмы повреждения и гибели опухолевых клеток запускаются, и как повысить эффективность терапии, не повреждая здоровые ткани. Инженеры разрабатывают оборудование для генераторов и автоматизированных систем синтеза. Врачи-онкологи применяют препараты для диагностики и лечения пациентов, а медицинские физики отвечают за дозиметрию и безопасность. Без слаженной работы всех этих специалистов создание и использование радиофармпрепаратов было бы невозможно.
4. Какой путь может пройти молодой ученый, который хочет заниматься ядерной медициной?
Прежде всего нужно получить фундаментальное образование — в области ядерной физики и радиохимии. Важно не только усвоить теорию, но и найти практическое применение знаниям. Я сама пришла в радиохимию после ядерной физики и поняла, что меня привлекает именно получение медицинских радионуклидов. Дальше стоит искать возможности для работы в научных центрах, где есть доступ к ускорителям, реакторам и современным лабораториям. Нужно развивать в себе упорство, потому что наука — это часто рутинный труд и неудачи, после которых важно подниматься и пробовать снова. И конечно, не бояться задавать вопросы и учиться у тех, кто уже работает в этой области. Мой собственный путь привёл меня к тому, что я стала первой женщиной-учёным из Казахстана, избранной на должность заместителя директора по науке Лаборатории ядерных проблем Объединённого института ядерных исследований. Это показывает, что при упорстве и любви к науке можно достичь самых высоких позиций.
5. Почему ученым важно говорить с обществом о своей работе понятным языком?
Потому что наука не должна оставаться в башне из слоновой кости. Когда ученые рассказывают о своей работе простыми словами, это разрушает стереотипы — например, что наука доступна только избранным или что это исключительно мужское занятие. Такие разговоры вдохновляют молодежь выбирать научные профессии. Кроме того, открытость помогает обществу понять, что исследования направлены на решение реальных проблем, таких как борьба с раком. Это формирует доверие и показывает, что наука — это не про оружие, а про надежду и спасение жизней. И личный пример ученого, который сочетает сложную работу с обычной жизнью, тоже очень важен.
