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Cover Story | 封面故事 2015. 10月號

台灣「雷神索爾」腫瘤標靶放射精準治療

硼中子捕獲療法 北榮攜手清大深耕超過20年

文 / 楊傑名

硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)是利用「硼-10」吸收中子後,裂變所產生2種具有高生物破壞能力的輻射性粒子,以達到治療癌症的目的,堪稱是目前醫學放療最精準的放射治療。台灣北榮與清大研究團隊已在BNCT深耕超過20年,從基礎研究到臨床治療皆有深厚的實力。今年1月,台灣中子捕捉療法學會成立,希望能推動過去相關研究在台灣醫療開花結果,增進國民健康福祉。

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清大的開放水池式反應器(THOR)符合世界等級。

去年9月,前總統李登輝出席日本大阪舉行的癌症治療研討會,聆聽日本專家演講及解說硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)相關技術。當時他表示,日本BNCT的研究與技術領先,但台灣卻尚未深入研究,因此希望日本能將BNCT移轉台灣,造福更多癌症患者。

今年7月,李登輝再次前往福島了解日本BNCT最新進展。才從日本專家口中得知,原來,台灣其實早在BNCT領域研究超過20年,過去已長期與日本團隊合作交流,更於5年前著手BNCT對頭頸癌的臨床試驗,試驗結果也達成令人十分振奮的治療效果,且台灣目前更是BNCT研究的領先國之一。

核反應控制材料「硼-10」 擴展為抑癌妙方
一般人或許已經對「中子」、「正子」有所耳聞,但對「硼中子捕獲」稍顯陌生。

在核反應爐中,調控反應速率的控制棒(Control rod)是核能發電中不可或缺的角色。早期的研究指出,不具放射性之硼同位素「硼-10」是一種非常良好的中子吸收劑且吸收譜廣,能阻斷核分裂連鎖反應的進行,因此含「硼-10」的高硼鋼鐵與碳化硼是常見的控制棒材料。

至於「硼-10」的相關研究,更早在1935年就發表於的《Nature》期刊上,作者H.J. Taylor發現當熱中子(thermal neutron) 被硼-10吸收後,產生的核分裂反應可以釋放高線性能量轉換(Linear energy transfer, LET) 之「α粒子」(4He) 及反跳性「鋰核」(recoiling Lithium, 7Li)。

其中因「硼-10」裂變所產生的2種輻射性粒子,具有高生物破壞能力(破壞癌細胞DNA結構),且射程極短(分別為9μm與5μm,不超過單一癌細胞之直徑範圍10 ∼ 20 μm)。

因此,科學家G.L. Locher隔年即提出以「硼-10」捕獲中子來治療癌症之理論,開啟BNCT於人類對抗癌症史上重要的一頁。

國內成功開發生產含硼藥物 精準定位癌細胞
台北榮民總醫院腫瘤醫學部醫師陳一瑋表示,BNCT中一項關鍵的要素便是有效含「硼-10」藥物的開發,此類藥物必需具備3個重要特性:對人體毒性低、能迅速從正常細胞和血液中代謝移除、對癌細胞親和性高且對正常細胞必須相反(編按:癌細胞內濃度與正常細胞濃度間比例「T/N Ratio」最好達3倍以上),如此才能發揮BNCT破壞腫瘤而不傷害正常細胞之特性。

陳一瑋說:「截至目前為止,全球的研究均一致發現,以BPA(para-boronophenylalanine)及BSH(disodium mercaptoun- decahydrododecabotate)這2種含硼藥物對癌細胞的親和性效果最為顯著。」

其中,BPA結構與人體必須胺基酸- 苯丙氨酸(phenylalanine)相似,過往研究顯示,BPA可被惡性黑色素細胞瘤及其他代謝異常旺盛的癌細胞高度吸收,且將BPA與果糖(fructose)結合後,亦可增強癌細胞對BPA的吸收能力。

目前,BNCT所使用的BPA藥物,台灣信東生技已有能力可以自行生產,也是目前台灣BNCT臨床研究和實驗唯一的製藥藥廠。

近期,國立清華大學核子工程與科學研究所周鳳英教授的研究團隊,正積極開發新式含硼藥物(硼酸,Boric acid),已對肝臟腫瘤模式實驗動物大鼠及兔子進行BNCT動物試驗,「治療效果十分理想。」周鳳英表示,該相關研究已於2013年11月發表在《Anticancer Research》,並取得台、美2國專利保護,為將來新式含硼藥物發展提供一個重要的方向。

清大「雷神索爾」反應爐 提供超熱中子源
BNCT中另一項關鍵的要素,就是一個有效的中子射源,需要有足夠能量及通量(flux)的中子束才能穿透人體組織,對深層癌細胞提供有效的照射。而這樣的射源,目前大多仍是透過原子反應爐的協助來達成。

目前,國際間有利用反應爐在進行BNCT研究或臨床治療的國家有美國、瑞典、芬蘭、荷蘭、捷克、日本及阿根廷,另外在義大利,韓國及中國亦有較小規模的反應器BNCT。

台灣於清大亦有一座符合世界等級之反應爐,清華開放水池式反應器(Tsing Hua Open-pool Reactor),其簡稱恰為北歐神話中的雷神索爾-THOR。

20餘年前,清華大學原子科學技術發展中心(簡稱原科中心)即計畫將THOR應用於生物醫學,並於2000年啟動BNCT中子束的建造工程。經國際專家驗證,THOR之中子束品質符合BNCT所需的高品質水準。

周鳳英表示,過去BNCT由於中子源技術尚未發展成熟,對於腦瘤患者,曾一度進行開顱手術以達中子束照射之目的。但近年來,由於核子工程技術的突破,多數的反應爐已能提供高能中子射出技術,目前清大的THOR已能產生超熱中子束(epithermal neutron beam)來應付更深層的癌細胞。

>>本文截錄自環球生技月刊2015年10月號…

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