Обзор посвящён развитию новых перспективных технологий диагностики и лучевой терапии в онкологии с использованием комплекса протонной терапии "Прометеус" на базе протонного синхротрона ФИАН. Представлены технологии протонной радиографии и томографии, протонной терапии сканирующим "карандашным" пучком с учётом интрафракционного движения опухоли. Результаты исследований в области разработки новых бинарных технологий сенсибилизации протонной терапии с использованием адресных наночастиц проходят апробацию на отечественном комплексе протонной терапии в Медицинском радиологическом научном центре им. А.Ф. Цыба — филиале ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России, что обеспечивает внедрение разрабатываемых технологий в медицинскую практику. Оптимизация режимов достигается при поддержке математического моделирования ядерных реакций и реакций сенсибилизации в протонной терапии. Представлен проект модернизации комплекса протонной терапии "Прометеус" для облучения опухолей различной локализации.