Radioaktivitet blev til ved Big Bang. Det bliver stadig til i acceleratorer og kernereaktorer, og så er det ekstremt effektivt i kampen mod kræft – hvis det bruges rigtigt.

Derfor er den danske kemiingeniør Helge Ravn efter en lang karriere på Cern gået i gang med at bruge sin enorme viden om produktion af sjælden radioaktivitet til at opnå en mere præcis ødelæggelse af kræftcellerne.

»Det er min drøm at se det apparat, jeg udviklede til grundforskning, blive brugt også til mere samfundstjenstlige formål. Det er enhver fysikers drøm og den største fjer i hatten,« siger Helge Ravn, som i princippet gik på pension for syv år siden.

Ideen var oprindeligt - sammen med en investor - at bygge et nyt laboratorium ved Cerns online masse separator Isolde til at producere sjældne og tidligere utilgængelige radioaktive isotoper til denne målrettede kræftbehandling. Herefter skulle teknologien overføres til planlagte nye europæiske acceleratorlaboratorier, såsom ESS i Lund, som ville have større produktionskapacitet.

Da et laboratorium blev udelukket, søgte Helge Ravn og hans studerende og kolleger i stedet om lov at bruge Isolde til at opsamle mindre mængder af den ønskede radioaktivitet. Dette vil han stille gratis til rådighed for laboratorier på universiteter og hospitaler.

Sparsom medicinsk forskning
Isolde har fået sit navn efter forkortelsen for Isotope Separator On Line, og især danskere vil hævde, at de sidste to bogstaver står for 'Danish Engineering'. Acceleratoren, som blot var otte meter lang, da den blev bygget, er i dag 100 meter lang og har siden begyndelsen i 1967 haft som opgave at producere kortlivet radioaktivitet ved at kollidere accelererede protoner mod f.eks. et metaloxid-target.

For at trække den producerede radioaktivitet ud, bliver target varmet op, så kun den ønskede radioaktivitet overgår til dampform, og så kan det strømme ind i en ionkilde. Her bliver dampen gjort elektrisk ladet, så isotopblandingen fra kerneprocessen kan accelereres og massesepareres i et magnetfelt. Hele processen foregår i Isolde, og det er Helge Ravn, som har udviklet og bygget denne target- og ionkildeteknik.

Disse radioisotoper af næsten alle elementer bliver brugt af Cerns forskere til grundvidenskabelige eksperimenter inden for atom-, kerne- og faststoffysik. Til gengæld er det sparsomt, hvor meget radioisotoperne bliver brugt til medicinsk forskning, og det mener Helge Ravn er ærgerligt, fordi der er så meget overskudsaktivitet alene ved den masseseparation, der bliver lavet i dag, så hvis den bliver opsamlet, kunne de blive vigtige brikker i fremtidens kræftforskning, -diagnosticering og -behandling.

»Man vil jo gerne kunne se det syge væv, og det gør man ved at markere det med radioaktivitet. Man konditionerer radioaktiviteten, så den selv opsøger de syge celler ved at 'lede' efter steder med høj energiomsætning, og det får det syge væv til at lyse op. Sådan bliver radioaktivitet hovedsageligt anvendt på hospitaler i dag,« siger Helge Ravn og fortsætter:

»Desværre giver det ofte et uklart billede, fordi en stor del af radioaktiviteten også kommer andre steder hen, hvor man ikke ønskede at se noget. Kemoterapi herefter har så den ulempe, at den er endnu mere upræcis og giver ubehagelige bivirkninger. Så drømmen er at kunne 'lære' isotoperne kun at gå til de syge celler. Så kan vi gå direkte fra diagnose til terapi,« siger han.

Isotoperne finder selv syge områder
Isolde-acceleratoren kommer så i spil på den måde, at det er muligt at fremstille alle kendte slags kortlivet radioaktivitet i en høj renhedsgrad, så man kan vælge isotoper med bedre egenskaber end i dag. Og eftersom det ikke er alle institutioner forundt at have sin egen – ekstremt dyre – accelerator, mener Helge Ravn, at det er Cerns pligt ikke blot at hjælpe industrien og forskerne med at levere isotoper til medicinsk forskning, men at det også er en oplagt muligt for at få mere hæder og ære i Cerns retning.

Omkring forskningen fortæller han videre, at hvis man kan målrette diagnosticeringen bedre, så vil det også være muligt at dræbe cellerne i samme hug på en mere forsvarlig måde. I dag er der grænser for, hvor meget radioaktivitet man sender ud i kroppen til diagnosticeringen, og der er grænser for, hvor meget giftig kemo, der bliver brugt i behandlingen.

Men kan isotoperne selv finde udelukkende de syge områder, er det bare at skrue op for dosen, så den kan slå cellerne ihjel, forklarer Helge Ravn videre. Desuden vil billedet til diagnosticeringen blive skarpere, fordi der ikke spildes krudt på at drøne rundt blandt de raske celler.

Han nævner behandling af kræft i skjoldbruskkirtlen som et af få eksempler på, at isotoper kan målrettes til terapi. Kirtlen bruger som det eneste organ i kroppen jod for at fungere, så ved at give patienter radioaktiv jod ved kræft i organet målretter man behandlingen, fordi kirtlen selv 'suger' joden og dermed isotoperne til sig.

»Man kan ikke bruge jod-metoden andre steder i kroppen, men der arbejdes intensivt på en metode, der hedder radioimmunoterapi. Det handler om at sende trojanske heste ind i kroppen og lade kemien selv finde emnerne,« siger Helge Ravn, hvis medarbejdere har teamet op med en ny gruppe laboratorier fra Europa.

Terbium er brugbart
Her har forskerne gjort store fremskridt i at forstå, hvordan de monoklonale antistoffer, som er kroppens naturlige forsvar imod fremmede celler, fungerer. Teknikken består i at binde en radioaktiv isotop til et sådant antistof eller fragment heraf som så bringer radioaktiviteten hen på de syge cellers overflade.

Det er allerede vist af de tidlige Isolde-forsøg, at kræftinficerede mus kunne helbredes med antistoffer markeret med små mængder af en isotop af den sjældne jordart Terbium, der udsender alfastråling. På grund af sin millimeter korte rækkevidde er denne isotop langt mere celledræbende end jod-isotopen med unødig meterlang rækkevidde, som også betyder, at patienten skal isoleres.

Den nye forskergruppe har netop nu en ansøgning på vej gennem Isoldes videnskabelige komite på Cern, som nu skal tage stilling til, om de må få stråletid på Isolde til dette eksperiment. Han oplevede for år tilbage, at det ikke kunne lade sig gøre i stor stil, som nævnt ovenfor, fordi fokus i højere grad lå på LHC'en. Men med en forholdsvis ny generaldirektør i stolen håber han nu at få hul igennem.

»Det er jo ikke Cerns formål at lave kræftforskning, og det var mit indtryk, at intet måtte overskygge LHC,« siger Helge Ravn, som er uddannet civilingeniør i kemi og dr.scient. fra Aarhus Universitet.

»Vi har ændret vinkel til, at vi ikke selv vil lave isotoper til kræftterapi og den dertilhørende teknologioverførsel, men lægge vægten på kræftforskning, så det stadig passer til Cerns profil. Det betyder til gengæld også, at sværvægten nu ligger hos universiteter og andre firmaer, mens Isolde får mindre opmærksomhed,« siger Helge Ravn ærgerligt, men glæder sig over, at forslaget efter flere år nu får en reel mulighed.

»Det er første gang, Cern går ind i denne praktiske anvendelse på så højt plan,« siger han.

Naboerne klagede over larm og lugt
Forud for Helge Ravns fremadskuende arbejde med kræftforskningen ligger et helt livs erfaring med kemikalier og radioaktivitet.

»Lad mig sige det sådan, at da jeg var barn, klagede naboerne ofte over, at der larmede og lugtede mærkeligt. Politiet var også forbi en enkelt gang, men det var bare mig, der eksperimenterede med kemikalier,« fortæller Helge Ravn.

Som 35-årig kom han til Cern som ansvarlig for den tekniske udvikling og senere også driften af Isolde-projektet. Her blev det bl.a. hans job at udvikle den target- og ionkilde-teknik, der udgør hjertet og koblingen imellem Cerns protonaccelerator og Isoldes online mass separator. Faktisk er den en videreudvikling af en prototype, der stod på Niels Bohr Institutet i København og for første gang udskilte kortlivede isotoper.

»Egentlig ville jeg gerne have haft job i en danske atomindustri, men det gik jo op i røg på Risø. Og ellers er der ikke den store fokus på håndtering af kortlivet radioaktivitet i Danmark, som er mit speciale. Så jeg kom allerede til Cern i 1965 som fellow i to år,« siger Helge Ravn.

At det netop blev en kemiker, der kom til at stå for den tekniske udvikling, finder han meget naturligt. At udskille radioaktive isotoper er nemlig en stort set umulig proces uden kemi, forklarer han.

Det drejer sig nemlig om en såkaldt kemisk enhedsproces, hvor det gælder om at adskille nogle få mikrogram kernereaktions-producerede radioaktive elementer fra flere hundrede gram inaktivt target-materiale.

Maskinen voksede som et træ
Helge Ravn vidste dermed meget om den kemiske proces, og hvad der skulle bruges for at accelerere ioner, og han valgte at teame op med NBI og forskere fra andre lande, som hjalp ham igennem selve byggeriet af det nuværende anlæg.

»Maskinen voksede som et træ og blev større og større. Den danske indflydelse på den er stort set nul i dag, men den startede som et dansk-domineret projekt,« understreger Helge Ravn, som heller ikke selv bygger på den i dag, men gerne fortsat vil glæde sig over nye opdagelser.

»Mit yndlingseksperiment var nok dengang, jeg fandt ud af at forbedre intensiteten af strålen af kviksølvisotoperne. Så kunne mine kolleger fastslå, at de mod forventning ikke var kugleformede, men cigarformede. Det gjorde, at nogle væsentlige teorier fik et ordentligt spark og teoretikerne kløede sig i håret. Det skete lige, da jeg kom herned, og det var dejligt at se forskerne kaste sig over det og se den goodwill, Isolde-projektet fik,« husker han.

I dag bliver der kigget på isotoper af guld og bly og andre grundstoffer, men processen er stort set den samme, selv om en stadigt længere accelerator giver flere muligheder, fordi energien kommer langt højere op. Så nu er det muligt at lave kernereaktioner med de accelererede radioaktive ioner.

»Det, man kan i dag, ville blive opfattet som et fatamorgana, da jeg startede. Men det er sjovt at have været med til at lave hjertet,« siger Helge Ravn.

Følg med hele ugen mellem jul og nytår, når Ingeniøren sætter ekstra fokus på danskerne på Cern. Mød bl.a. fysikstuderende Maria Hoffmann, som passer Atlas-detektoren, den danske elektronikingeniør, som byggede det gamle kontrolrum ud af bl.a. en bowlingkugle og noget gulvlak og få en rundtur i LHC’s kontrolcenter sammen med den danske maskinmester.