Zespół Jagielloński PET (J-PET), kierowany przez prof. Pawła Moskala z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ, dokonał przełomowego odkrycia w dziedzinie diagnostyki obrazowej i fizyki cząstek. Po raz pierwszy wykazano, że fotony powstające w wyniku anihilacji elektronów i pozytonów w organizmie człowieka nie są całkowicie kwantowo splątane – jak dotąd sądzono – ale ich stopień splątania zależy od rodzaju materiału, w którym dochodzi do zjawiska.
Czytaj też: Tomograf zamiast biopsji. Polacy zapowiadają przełom w medycynie
To oznacza, że kwantowe właściwości fotonów mogą dostarczać dodatkowych informacji o stanie tkanek. Stopień splątania może stać się nowym, nieklasycznym biomarkerem nowotworowym – niewidocznym dla konwencjonalnych technik obrazowania medycznego. Szczegóły opisano w czasopiśmie Science Advances.
Fotony, które odsłaniają raka
Rewolucyjne odkrycie nie byłoby możliwe bez unikalnej konstrukcji tomografu J-PET. Zbudowany na Uniwersytecie Jagiellońskim z lekkich, plastikowych detektorów, zamiast typowych nieorganicznych kryształów, tomograf ten pozwala na zupełnie nowe typy pomiarów. Dotychczas był wykorzystywany do obrazowania metabolizmu substancji radioaktywnych w organizmie, ale także – jako pierwszy na świecie – do badania atomów pozytonium, które tworzą się chwilowo w ciele pacjenta podczas badania PET.
Czytaj też: Guzy zniknęły całkowicie już po miesiącu! Immunoterapia CAR-T niszczy nowotwory, na które nie ma leku
To właśnie w 2024 roku zespół J-PET opublikował w Science Advances pierwszy w historii obraz pozytonium – egzotycznego układu złożonego z elektronu i pozytonu. Już to uznano za przełom, ale obecne badania posuwają diagnostykę jeszcze dalej: do świata informacji kwantowych. Wykazano, że J-PET może nie tylko rejestrować emisję fotonów, ale także mierzyć ich polaryzację i wzajemne splątanie, co wcześniej pozostawało poza zasięgiem aparatury medycznej.
Zespół z UJ nie poprzestaje na teoriach i publikacjach. W powołanym na Uniwersytecie Jagiellońskim Centrum Teranostyki, kierowanym przez prof. Moskala i prof. Ewę Stępień, trwają intensywne prace nad pierwszym na świecie tomografem kwantowym PET na całe ciało. Urządzenie ma umożliwić nie tylko rejestrowanie metabolizmu i pozytonium, ale także tworzenie dynamicznych “filmów” pokazujących rozkład i działanie leków w czasie rzeczywistym oraz – co kluczowe – mapowanie stopnia splątania kwantowego fotonów w całym organizmie.
To nie tylko unikalna funkcjonalność w skali świata, ale potencjalna rewolucja w diagnostyce personalizowanej. Nowe wskaźniki kwantowe mogą pozwolić wykryć subtelne zmiany w tkankach nowotworowych, zanim staną się one wykrywalne dla konwencjonalnych metod obrazowania. Zakończenie budowy tomografu zaplanowano na 2028 rok – a jego kliniczne wdrożenie może stanowić punkt zwrotny w medycynie XXI wieku.
Tomograf J-PET to nie tylko wynik genialnej inżynierii, ale też wieloletnich badań łączących fizykę cząstek, informatykę, medycynę nuklearną i bioinżynierię. W projekcie biorą udział nie tylko fizycy i informatycy, ale także lekarze i farmakolodzy. Dzięki ich współpracy możliwe stało się przełożenie jednego z najbardziej tajemniczych zjawisk fizyki – splątania kwantowego – na konkretne narzędzia diagnostyczne.
Jeśli uda się doprowadzić projekt do końca – a wszystko wskazuje na to, że zespół J-PET jest na dobrej drodze – będziemy świadkami narodzin zupełnie nowego podejścia do diagnostyki nowotworowej. Nie tylko dokładniejszego, ale i bardziej subtelnego: dostrzegającego zmiany w strukturze kwantowej materii zanim jeszcze pojawią się objawy kliniczne.