Какие задачи актуальны сегодня для современной ядерной химии? В Санкт-Петербурге, в АО «Радиевый институт им. В. Г. Хлопина» разрабатывают новый тип генератора германия-68/галлия-68 для более точной ранней диагностики нейроэндокринных опухолей и рака простаты. Руководит проектом отдела производства радиофармпрепаратов Степан Данилов.
В чем преимущество новой технологии, и почему Ge-68/Ga-68 называют ключевыми изотопами ядерной медицины будущего? Как новый генератор позволит экономить медицинским учреждениям время и деньги? На эти вопросы Наука.РФ ответил ученый, который продолжает заниматься исследовательской работой даже в свое свободное время. А еще Степан Данилов рассказал, как добиваться поставленных целей, преодолевая возникающие на пути препятствия.
— Степан, что вдохновило Вас стать ученым?
— Я вырос в семье советских инженеров, какое-то время жил в деревне, поэтому в детстве у меня было время для того, чтобы подумать. Еще будучи ребенком, я поставил себе цель — искать истину. Именно этому нас учила семья и школа: наука должна заниматься поиском истины.
— В Радиевом институте имени В. Г. Хлопина Вы руководите проектом отдела производства радиофармпрепаратов. Какие исследования Вы проводите?
— Еще в 2024 году мы создали и запустили в эксплуатацию опытную установку, позволяющую синтезировать сорбент для нового типа генератора германия-68/галлия-68 (Ge-68/Ga-68). Получаемый на основе изотопа радиофармпрепарат применяют, например, для более точной диагностики нейроэндокринных опухолей, рака простаты и нарушений перфузии миокарда.
Это проект — инициатива Государственного научного центра Федерального медицинского биофизического центра имени А. И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства России (ГНЦ ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА). Реализацию и финансирование проекта взял на себя «Росатом», наработку германия планируется вести как для промышленных целей, так и для медицинских.
На данный момент мы уже разработали марки сорбентов для нашего генератора. Наша задача — создать генератор, способный производить раствор изотопа фармацевтического качества, что накладывает высокие требования как на свойства сорбента, так и на материалы генератора. Для этого вместе с коллегами мы решаем не только прикладные, но и фундаментальные научные задачи.
— Где будет возможно применить результаты Ваших исследований?
— Они могут быть успешно адаптированы для катализа, для других медицинских сорбентов, использующихся в высокоэффективной жидкостной хроматографии, фармацевтической промышленности и биотехнологиях. Например, недавно с нами связались коллеги из медицинской сферы, проявляющие активный интерес к совместным исследованиям в области гемосорбции — одного из перспективных методов детоксикации крови. Технология основана на пропускании крови пациента через гемосорбенты, что позволяет значительно снижать риск ампутаций и летальных исходов при тяжелых инфекционных состояниях, таких как сепсис. Поэтому наши разработки универсальны и могут быть востребованы в различных областях, связанных с сорбционными процессами, от взаимодействия твердой фазы с жидкостями и газами до разработки новых методов детоксикации и очистки биологических сред.
— Как получилось, что Вас заинтересовала именно разработка нового типа генератора германия-68/галлия-68?
— При планировании проектов мне было предложено работать с метайодбензилгуанидином (МЙБГ-131) высокой активности для лечения онкологических заболеваний головного мозга, включая детские случаи. На тот момент этот проект о сорбентах классифицировали тогда как второстепенный, так как подбор коммерческих сорбентов для ученого малоинтересен. Однако на совещании при подробном обсуждении задач мне стало понятно, что именно в этой области мои знания по химии твердого тела могут дать реальный результат. И я решил взяться за этот проект, оценив, что здесь мои компетенции будут точно востребованы.
— Какие проблемы современной ядерной медицины решает Ваша разработка?
— Проект создает в России базовую инфраструктуру для получения доступных источников позитронов. А это значит, что у нас появится возможность шире применять позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). Там, где целесообразно ставить ПЭТ-КТ, но нецелесообразно циклотрон. Этот метод визуализирует процессы с более высоким разрешением, чем при однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ-КТ), за счет аннигиляции позитронов с электронами. Благодаря этому можно обнаруживать даже небольшие метастазы, которые при применении других методов просто не видны. Но главное, дозиметрия перед терапией, например, перед введением лютеция, позволяет точно определить форму, объем и плотность опухоли. Это дает возможность грамотно рассчитать необходимую дозу введения терапевтического изотопа, что критично для тераностики, методе, объединяющем диагностику и лечение.
— Может ли галлий-68 занять одну из ключевых позиций в современных исследованиях?
— Вместе с фтордезоксиглюкозой (радиофармацевтический диагностический препарат) Ga-68 называют базовым изотопом, но надо понимать, что его количественное применение небольшое, около 5-10% ПЭТ. Без него невозможно, например, определить на ранних стадиях рак простаты, а ведь как раз ранняя диагностика позволяет своевременно и наиболее эффективно провести лечение. Пока проблема в том, что производимый в РФ генератор не является медицинским изделием, его не производят массово, а используют преимущественно фармацевтические аптеки, которых не так много в масштабе страны. При этом в городах с населением примерно от 300 тысяч человек возможна установка ПЭТ-КТ, что свидетельствует о необходимости там источников изотопов.
— А в чем преимущества Ga-68, выгодно ли его использование медицинским учреждениям?
— Благодаря долгому периоду полураспада материнского изотопа Ge-68, составляющем 272 дня, после однократной наработки можно обеспечить клинике непрерывную работу на нем в течение полугода. Причем с высокой удельной активностью дочернего изотопа Ga-68, период полураспада которого — около 68 минут. Это позволяет эффективно планировать диагностику без зависимости от циклотрона, достигая максимальной активности Ga-68 уже через 4–5 его периодов полураспада. Что, конечно, выгоднее, если сравнивать наш генератор с применением фтордезоксиглюкозы (¹⁸F-ФДГ), требующей постоянной наработки непосредственно перед введением пациенту. Использование нашего генератора экономичнее и эффективнее для клиник, не оборудованных циклотронами.
— Чем отличается Ваш метод генерации от существующих аналогов?
— Дело в том, что генератора медицинского качества в нашей стране нет, мы создаем первый такой генератор. На данный момент производится генератор технического качества, что сдерживает развитие данной подотрасли. По фармакопее в элюате генератора Ge-68/Ga-68 не должно содержаться много германия, для этого нам и нужно было менять подход к синтезу сорбентов. Изначально такое требование появилось из-за предположения, что германий может накапливаться в костном мозге. По причине его длительного полураспада считали, что он способен наносить вред организму в течение нескольких лет.
— Как оценивает Вашу разработку медицинский персонал?
— Мы получаем много положительных отзывов, что свидетельствует о востребованности нашего проекта. Например, у Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н. Н. Петрова, расположенного в Северо-Западном федеральном округе, много филиалов в разных городах. Но не во все удобно осуществлять поставки фтордезоксиглюкозы для ПЭТ, а разрабатываемый нами генератор помог бы решить эту проблему. Поэтому запуска нашего генератора врачи ждут.
— Как организована и насколько эффективна система утилизации изотопных отходов?
— В медучреждениях при использовании генераторов не должно образовываться отходов Ge-68, поскольку галлий полностью распадается, а генератор с остатками Ge-68 подлежит возврату производителям для утилизации, либо выдерживается до полного распада. При использовании генераторов с высоким проскоком Ge-68 в больницах создаются риски для инфраструктуры, в частности для систем канализации из-за накопления Ge-68, а также накопления жидких радиоактивных отходов. Последних не должно быть в больницах без специального оснащения в принципе. Таким образом, технология минимизирует объемы радиоактивных отходов и исключает дополнительные затраты на их утилизацию, обеспечивая безопасность и экономическую выгоду для медучреждений.
— Ваша технология соответствует мировым стандартам?
— Вообще, говоря о развитии нашей технологии, можно выделить три этапа. Для первого поколения таких проектов были характерны высокие выходы изотопов и высокие проскоки. Тогда ставку делали на максимальную производительность, а регламентирование еще не было развито. Во втором поколении уже появились требования к проскоку, стали ограничивать количество германия, что привело к снижению выходов. Сейчас мы представляем третье поколение, нам удается получать высокие выходы с низкими проскоками. Это оптимальный вариант, соответствующий мировым стандартам.
— Насколько безопасно работать с Ge-68/Ga-68?
— Мы работаем в специально оборудованных помещениях второго класса. Для того, чтобы уменьшить дозовую нагрузку на разработчиков, у нас было создано устройство автоматизированной зарядки и устройство для автоматизации ресурсных испытаний. Так как при распаде германия-68 происходит испускание позитронов, аннигилирующих при взаимодействии с электронами. В результате генерируются гамма-лучи по 511 килоэлектронвольт, которые имеют высокое проникающее действие. А значит при работе с большими активностями, на поточном производстве или при эксплуатации, нужно добиваться максимальной автоматизации.
— Другие научные организации участвуют в разработке Вашего проекта?
— С самого начала у нас была большая кооперация, над проектом работало иногда по 40-50 человек. Большая заслуга ГНЦ ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА в том, что эти исследования были начаты и получили развитие, в частности назову Кодину Галину Евгеньевну, непосредственно с нами работал также Ларенков Антон Алексеевич и его научная группа. Тому, чтобы площадкой для исследований стал наш институт, способствовала Семкина Алена Геннадьевна, которой я старался помогать уже на первых этапах развития проекта. То есть сегодня я руковожу этим проектом благодаря работе всех этих людей. Коллеги из ГНЦ ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА составили планы наших клинических исследований, верифицировали нашу работу. К тому же в разработке, проектировании производства сорбента участвовала научная группа из Санкт-Петербургского государственного университета. Ряд исследователей этого университета сейчас продолжает работу уже в нашем институте. А над автоматизацией процессов работали специалисты из ООО «ГЕРАТ13».
— А когда запланирован запуск Вашего проекта, и какие еще исследования Вы планируете провести в ближайшее время?
— По срокам мы ориентируемся на конец 2028 года. В числе других проектов у нас запланирована разработка генератора свинца-212 (Pb-212), изучаем потребности в сорбентах для высокоэффективной жидкостной хроматографии, катализ. В сотрудничестве с медиками мы планируем заняться исследованием механизмов активации крови при взаимодействии с сорбентами.
— Степан, остается ли у Вас свободное время для любимых занятий?
— В свободное от работы время я опять же занимаюсь наукой, изучаю историю своей отрасли, работаю со студентами. Стараюсь не просто читать им лекции и помогать с проектами, но и прививать организаторские навыки.
— На что стоит обратить внимание молодым исследователям, чтобы достигать поставленных целей?
— Во-первых, нужно уметь работать в команде, учитывая тот факт, что сегодня научные коллективы междисциплинарны и включают специалистов разных профилей, со всеми надо уметь находить общий язык. Во-вторых, стоит научиться преодолевать препятствия, которых в жизни любого ученого всегда достаточно. Важно не сдаваться и создавать необходимые для своей работы условия. Когда работаешь на благо людей, нужно следовать главному принципу — твоя разработка должна быть реализована во что бы то ни стало, надо так выстроить свои рабочие процессы, чтобы у вас всегда были конкретные результаты. Все неприятности рано или поздно останутся позади, а ваши реализованные разработки будут в итоге тем, что получится в сухом остатке, и по чему о Вас будут судить.
Беседовала Светлана Минеева
