Обычная протонная терапия напоминает меткий, но лёгкий снаряд: он попадает точно в опухоль, только урона наносит не всегда достаточно. Причина в том, что протоны обладают низкой «убойной силой» (биологическим эффектом), и некоторые опухоли успевают залечить полученные поломки ДНК.
Исследователи нашли способ усилить удар, не меняя сам пучок. Идея в том, чтобы заранее насытить опухоль атомами азота-15 — редкой, но стабильной разновидностью азота. Когда протоны врезаются в такие атомы, рождаются короткоживущие альфа-частицы и ядра углерода. Эти частицы действуют как настоящие тараны, которые крушат ДНК гораздо жёстче. В экспериментах с клетками при обогащении азотом-15 на 30% количество особо опасных двойных разрывов ДНК (тех, что клетке почти невозможно починить) выросло на 175% для альфа-частиц и на 53% для углерода.
Сам по себе азот-15, введённый в виде аминокислоты глутамина, не вредил клеткам даже в высоких дозах. А после облучения дозой 2 Гр выживаемость обработанных клеток упала дополнительно на 15,4% по сравнению с обычной протонной терапией. Значит, весь прирост эффективности — именно от более тяжёлых поломок ДНК, а не от токсичности добавки.
Азот-15 — редкий гость на Земле: в воздухе его всего 0,37%, остальное — обычный азот-14. Но он стабилен и не радиоактивен, поэтому безопасен для организма.
Идея превращать безобидные атомы в оружие против рака напоминает принцип «серой слизи» из научной фантастики, только здесь нанороботов заменяют ядра атомов, а цель — не вся планета, а конкретная опухоль.