Using radioactive drugs to see inside your body - Pedro Brugarolas

Переводчик: Maria Soloveva Редактор: Ростислав Голод

This syringe contains a radioactive form of glucose known as FDG.

Этот шприц содержит радиоактивный аналог глюкозы, известный как ФДГ.

The doctor will soon inject its contents into her patient’s arm,

Вскоре врач введёт препарат в руку пациенту,

whom she’s testing for cancer using a PET scanner.

который сейчас обследуется на онкологию на ПЭТ-сканере.

The FDG will quickly circulate through his body.

ФДГ быстро распространится по организму,

If he has a tumor,

и если у пациента есть опухоль,

cancer cells within it will take up a significant portion of the FDG,

то её раковые клетки задержат в себе значительную часть препарата,

which will act as a beacon for the scanner.

что и зарегистрирует сканер.

PET tracers such as FDG

Меченые молекулы, такие как ФДГ,

are among the most remarkable tools in medical diagnostics,

открывают широкие возможности для медицинской диагностики.

and their life begins in a particle accelerator,

Они создаются в ускорителе заряженных частиц

just hours earlier.

всего за несколько часов до исследования.

The particle accelerator in question is called a cyclotron,

Упомянутый ускоритель частиц называется циклотрон;

часто он располагается в изолированном помещении на территории больниц.

and it’s often housed in a bunker within hospitals.

It uses electromagnetic fields to propel charged particles

С помощью электромагнитных полей он раскручивает заряженные частицы,

like protons faster and faster along a spiraling path.

как, например, протоны, всё быстрее и быстрее по спиралевидной траектории.

When the protons reach their maximum speed,

Когда протоны достигают максимальной скорости,

they shoot out onto a target that contains a few milliliters of a type of water

они начинают бомбардировать специальную мишень с водой

with a heavy form of oxygen called oxygen-18.

которая обогащена тяжёлой формой кислорода — кислородом-18.

When a proton slams into one of these heavier oxygen atoms,

При столкновении с одним из таких тяжёлых атомов кислорода,

it kicks out another subatomic particle called a neutron.

протон выбрасывает другую элементарную частицу — нейтрон.

This impact turns oxygen-18 into fluorine-18,

Эта реакция превращает кислород-18 во фтор-18 —

a radioactive isotope that can be detected on a PET scan.

радиоактивный изотоп, который можно обнаружить на ПЭТ-сканере.

In a little under two hours,

Спустя почти два часа

about half the fluorine will be gone due to radioactive decay,

половина радиоактивного фтора распадётся,

so the clock is ticking to get the scan done.

так что нужно поторопиться с получением снимка.

Так как же именно применяется фтор-18 для обнаружения болезней?

So how can fluorine-18 be used to detect diseases?

Radiochemists at the hospital can use a series of chemical reactions

Радиохимики с помощью цепочки химических реакций

to attach the radioactive fluorine to different molecules,

могут внедрять радиоактивный фтор в различные молекулы,

creating radiotracers.

синтезируя меченые соединения.

The identity of the tracer depends on what doctors want to observe.

В зависимости от целей диагностики, применяются разные соединения.

FDG is a common one because the rate at which cells consume glucose

ФДГ широко используется, поскольку по скорости поглощения клетками глюкозы

can signal the presence of cancer;

можно судить о наличии онкологии,

the location of an infection;

локализовать инфекцию

or the slowing brain function of dementia.

или обнаружить деменцию — замедление мозговой функции.

The FDG is now ready for the patient’s scan.

Теперь ФДГ можно вводить.

When a radiolabeled tracer enters the body,

Когда радиоактивный препарат попадает в организм,

it travels through the circulatory system and gets taken up by its target—

он перемещается по кровеносным сосудам до его поглощения на поражённых участках —

whether that's a protein in the brain, cancer cells, or otherwise.

например белка́ми головного мозга или раковыми клетками.

Within a few minutes,

Всего за несколько минут

a significant amount of the tracer has found its way to the target area

значительная часть препарата достигнет поражённых зон,

and the rest has cleared from circulation.

а остаток покинет кровеносную систему.

Now the doctors can see their target using a PET,

Теперь врачи могут увидеть затронутый болезнью орган на ПЭТ-сканере,

or positron emission tomography, scanner.

или позитронно-эмиссионном томографе.

The radiation that the tracer emits is what makes this possible.

Это возможно благодаря радиации, излучаемой изотопами.

The isotopes used in PET decay by positron emission.

Изотопы, используемые в ПЭТ, распадаются под воздействием позитронного излучения.

Positrons are essentially electrons with positive charge.

По своей сути позитроны — это положительно заряженные электроны.

When emitted, a positron collides with an electron

Высвобождаясь, позитрон сталкивается с электроном одного из соседних атомов.

from another molecule in its surroundings.

This causes a tiny nuclear reaction

В результате на уровне частиц происходит ядерная реакция,

in which the mass of the two particles is converted into two high-energy photons,

так что их масса переходит в энергию в виде двух мощных фотонов,

similar to X-rays,

аналогично рентгеновским лучам,

that shoot out in opposite directions.

которые распространяются в разные стороны.

These photons will then impact an array

Эти фотоны затем сталкиваются с парными детекторами,

of paired radiation detectors in the scanner walls.

расположенными вдоль рамки сканера.

The software in the scanner uses those detectors

Программное обеспечение считывает информацию с детекторов,

to estimate where inside the body the collision occurred

чтобы оценить, где именно в организме произошло столкновение частиц,

and create a 3D map of the tracer’s distribution.

и создаёт трёхмерную карту распределения радиоактивных изотопов.

PET scans can detect the spread of cancer

ПЭТ-сканеры могут зафиксировать очаг онкологии на более ранних стадиях,

before it can be spotted with other types of imaging.

чем другие методы лучевой диагностики.

They’re also revolutionizing the diagnosis of Alzheimer’s disease

ПЭТ также произвели революцию в диагностике болезни Альцгеймера,

by allowing doctors to see amyloid,

позволив врачам обнаруживать бета-амилоид,

the telltale protein buildup that otherwise couldn’t be confirmed

характерное для болезни скопление белков,

которое иначе можно выявить только при вскрытии.

without an autopsy.

Meanwhile, researchers are actively working to develop new tracers

Тем временем исследователи активно разрабатывают новые меченые соединения

and expand the possibilities of what PET scans can be used for.

и расширяют технические возможности ПЭТ-сканеров.

Но коль скоро мы упомянули о радиации и ядерных реакциях внутри организма,

But with all this talk of radiation and nuclear reactions inside the body,

are these scans safe?

так ли безопасны ПЭТ-сканеры?

Even though no amount of ionizing radiation is completely safe,

Хоть радиация и не бывает абсолютно безвредной,

the amount of radiation the body receives during a PET scan is actually quite low.

доза облучения при ПЭТ-обследовании в действительности довольно невысока.

One scan is comparable to what you’re exposed to over two or three years

Одно обследование сопоставимо с радиацией, которую мы получаем за 2-3 года

from natural radioactive sources, like radon gas;

из естественных радиоактивных источников, как, например, от газа-радона;

or the amount a pilot would rack up

и соответствует фону космической радиации,

from cosmic radiation after 20 to 30 transatlantic flights.

который накапливают пилоты за 20–30 трансатлантических перелётов.

Most patients feel that those risks are acceptable

Многие пациенты идут на такой риск

for the chance to diagnose and treat their illnesses.

ради возможностей диагностики и лечения заболеваний.