中子治疗精准杀死癌细胞，中晚期肿瘤病人新希望

恶性肿瘤（癌症）严重威胁着人类生命健康，对其治疗有了较大进步。然而，2020年我国肿瘤新发病例数及死亡数分别为457万例和300万例，均属全球之最，肿瘤的复发多发和浸润转移较常见，这些中晚期肿瘤病人承受着极大生命痛苦和经济负担。现在，一种新型的肿瘤治疗方法，中子精准肿瘤治疗横空出世。它代表当前肿瘤治疗新兴高科技方向，被日本专家誉为肿瘤终极疗法和跨时代肿瘤治疗方案。我国科技部也转载《日本经济新闻》报道中子治疗是继手术、传统放疗、抗癌药物、免疫疗法之后的肿瘤“第五疗法”。

近日，凤麟核团队和山东大学齐鲁医院共建了中子医学中心，旨在开展中子治疗临床应用，造福肿瘤病人。那么，到底什么是中子治疗？它又有什么优势呢？今天小编就带大家来揭秘中子治疗的前世今生。

一、中子治疗的特色与优势

什么是中子治疗？中子精准肿瘤治疗，又称硼中子俘获治疗（BNCT），它利用中子与肿瘤细胞中富集的硼药物发生特异性俘获反应，产生短射程的次级粒子(α粒子和锂离子)，这些次级粒子的射程在微米量级，正好与肿瘤细胞的直径一致，从而定向杀死肿瘤细胞，而周边正常细胞则几乎不受损伤。

图1. 中子治疗的原理与特点

中子治疗被日本誉为肿瘤终极疗法和跨时代肿瘤治疗方案，那么中子治疗有哪些独特的优势呢？

（1）精准度达到一个细胞:光电子和质子重离子治疗的精度在毫米和亚毫米量级，而中子治疗精度可以达到微米量级（细胞级），可以实现肿瘤细胞和正常细胞的分辨，治疗在精准“杀死”肿瘤细胞的同时，正常细胞不受损伤。

（2）病人通常仅需一次治疗:目前医院的光电子放疗和质子治疗，每名病人平均需要20次照射，有些甚至需要30次以上的照射。中子治疗得益于微米级精度和强疗效，每名病人整个治疗过程通常仅需1次照射，时间30-50分钟，疗效精准，同时有利于维持病人生活质量(QOL)，减低病人经济负担，提高装置年治疗病人数量。

（3）复发转移肿瘤一流疗效：多次放疗复发转移后的肿瘤很难治愈，原因在于肿瘤对光电子、质子放射治疗产生了抵抗力。而中子治疗产生的次级粒子，可在肿瘤细胞内迅速沉积大量能量(LET~160keV/µm)，并且具有非常高的相对生物学效应(RBE~8)，从而杀死复发、转移的肿瘤细胞，给复发肿瘤病人带来了福音。

图2. 中子精准肿瘤治疗病人（来源：日本中子治疗中心）

二、中子治疗适用的肿瘤类型

中子治疗适用于哪些肿瘤呢？中子治疗作为中晚期恶性肿瘤的利器，特别适用于浸润、转移、多发、复发、无法手术、放疗化疗适应不良的肿瘤治疗，也可应用于复发性头颈癌、恶性脑瘤、黑色素瘤、骨肉瘤、乳腺癌、肝癌等多种常见实体肿瘤。同时，中子治疗具有细胞级精度和肿瘤细胞特征选择性等优势，随着中子治疗技术的发展，中子治疗完全可以针对全身扩散转移的肿瘤进行治疗。

图3. 日本中子治疗复发性头颈癌，完整保护面部组织和器官

图4. 日本中子治疗脑胶质瘤，48小时后肿瘤组织急剧缩小

此外，日本临床研究也证实，中子治疗对于儿童脑肿瘤具有很好的疗效，因为儿童恶性脑肿瘤的理想治疗方法应该是对发育中的中枢神经系统造成尽量少的损害，而中子治疗的细胞级精准正好与之契合。日本开展的儿童脑肿瘤病人中，最小的病人仅有1岁，经过近20年的回访，现在这名最小的病人已经成为了一名大学生，中子治疗对于他的后续脑部发育几乎没有影响。18岁以下儿童脑肿瘤发病率约为3/10万人，保守估计中国约有3万儿童脑肿瘤病人，中子治疗将为他们的家庭带来福音。

正如南东北硼中子俘获疗法研究中心高井良寻主任表示：“我们相信，这项新的治疗方式将为难以治疗的肿瘤病人带来希望的曙光。”

三、中子治疗系统的原理与组成

那么很多人要问了，中子治疗的设备是什么样子的？又是怎么工作的呢？小编来给大家讲一讲中子治疗设备的前世今生。

1951年哈佛大学麻省总医院开展了世界上第一例中子治疗临床试验，但是当时中子治疗的发展依赖于传统反应堆来提供中子，而反应堆几乎不可能在医院进行推广应用，中子治疗历经了一段漫长发展的时期。近年来，随着加速器中子源的发展，中子治疗摆脱了对于传统反应堆中子源的依赖，整体装置建设成本低、安全可靠、治疗费用少，便于在医院推广，有力推动了中子治疗的临床化进程，中子治疗迎来了新兴高科技的爆点。

最新中子治疗的核心系统包括强流中子源、中子精准调控系统、中子治疗计划系统和硼药物，我们用一张图来看清楚吧。

图5. 中子治疗临床装置系统组成示意图（图片来源：凤麟核集团）

强流中子源通过加速质子轰击金属锂或者金属铍来产生中子，它是中子治疗实施的基础。中子源不仅要求有高的中子强度，而且必须非常稳定，才能保证病人的治疗效果和治疗安全。同时，中子源必须要紧凑小巧，才能便于在医院安装。这个中子源里最重要的部件就是产生中子的靶，它不仅要承担极高的热量，而且还要有很长的寿命才行，每个中子靶的设计和材料选型可都是研发单位的核心技术。

中子精准调控系统是病人安全的核心保障，它可以将强流中子源产生的中子进行精确调节，选取最佳能量的中子，高效安全的用于病人治疗。听起来容易做起来难，因为中子不带电，不能通过常见的电磁场进行控制，只能通过原子核的相互作用，如何从数以亿计不同材料排列组合中，优选出具有最好治疗效果的设计方案，没有强有力的中子计算模拟软件可不行。

中子治疗计划系统是中子治疗的大脑。每位病人的肿瘤类型、肿瘤大小、肿瘤深度等千差万别，各不相同，如何根据每位病人的实际病情，量身定制最有效最安全的中子癌症治疗方案？这个就全要依靠中子治疗计划系统来开展设计，保证每位病人都能享受到精准的治疗方案。

硼药物作为中子治疗的靶向标记，目前国际上常用的硼药物以氨基酸（苯丙氨酸）作为硼载体，硼药本身对人体无毒无害，但是单独的硼药物没有治疗效果，需要与中子治疗装置两者相结合，药物中的硼与中子发生俘获反应杀死肿瘤细胞。

四、中子治疗的发展展望

中子精准肿瘤治疗成为国际新兴高科技的热点，在日本，南东北医院和关西BNCT医疗中心的中子治疗装置都已经投入了临床应用，日本国家癌症中心、筑波大学、名古屋大学等中子治疗装置已进入临床试验阶段，中子治疗也已经纳入了日本医保体系。美国、俄罗斯、以色列、意大利、英国、德国、芬兰等科技强国也在纷纷研发中子治疗装置，建设中子治疗中心，仅在美国，就有Neutron Therapeutics，TAE Life Science等多家高新企业从事中子治疗装备研发制造。

中子治疗的核心技术始终被美国等发达国家封锁，2019年3月，美国商务部工业安全局更进一步将中子源系统、中子计算模拟软件等列入贸易控制清单，不断封锁打压中国中子技术发展。如何冲破国际封锁，实现关键核心技术自主化成为中国中子治疗发展的当务之急。我们也欣喜的看到包括北京凯佰特、南京中硼联康、中科院高能所、凤麟核集团等多家国内单位也在发展各类中子治疗技术，其中凤麟核集团研发团队在小型化高流强加速器中子源、治疗中子束精准调控、中子治疗计划系统等关键技术方面已经取得突破性进展，实现了中子治疗装置和中子治疗计划系统的完全自主，本次进一步与山东大学齐鲁医院共同开展中子治疗临床应用，我们也期待着中国自主的中子治疗装置能够早日进入临床应用，打破高端医疗器械的国际垄断，让越来越多的肿瘤病人享受到“第五疗法”：中子精准肿瘤治疗。

参考资料：

日本南东北硼中子俘获疗法研究中心

http://www.sthg-jp.com/motion.asp?menuid=10491&lgid=3&siteid=100511

日本关西BNCT医疗中心

https://www.ompu.ac.jp/kbmc/

中国科技部“日本癌症的“第五疗法”将在2020年使用”

http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/201909/t20190910_148688.html

凤麟核

http://www.fds.org.cn/

*文章内的所有配图均为网络转载，如有侵权请联系删除！