A radiotracerek és radiofarmakonok olyan anyagok, amelyek különböző biológiai folyamatok viselkedését követik. Ezeket különböző orvosi képalkotási módokon, például pozitronemissziós tomográfián (PET-képalkotás), egyfotonemissziós komputertomográfián (SPECT-képalkotás) és számítógépes radioaktív részecskekövető (CARPT-) rendszereken keresztül áramlások vizualizálására is használják.
Tartalomjegyzék
Sugárral jelölt gyógyszermolekulák
Radiogyógyszerek – in vitro és in vivo használják a gyógyszerek metabolikus profiljának vizsgálatára. A radiomárkázott gyógyszerek alapfeltevése a gyógyszerrel kapcsolatos anyag mennyiségének számszerűsítése a különböző biológiai rendszerekben. A radiocímkézett izotópok előnye, hogy kromatográfiás elválasztást és az egyes metabolitok mennyiségi meghatározását lehet alkalmazni.
Ezért a radiocímkézett gyógyszereket leginkább ADME (felszívódás, eloszlás, metabolizmus és kiválasztás) vizsgálatokban használják. A szén-14 (14C) jelölésű vegyületek előnyösek ezekben a vizsgálatokban, mivel a tríciummal (3H) jelölt változathoz képest nagyobb a metabolikus stabilitásuk. A radiocímkét a vegyület metabolikusan stabil magcsoportjába illesztik. A radiocímke a címkézési követelményektől függően stabil és labilis részekre is elhelyezhető. Továbbá, különböző izotópokkal, például 13C/14C vagy 3H/14C izotópokkal kétszeresen jelölt vegyületek is szintetizálhatók, hogy segítsék a metabolitok azonosítását és az egyes részek mennyiségi meghatározását.
A metabolikus útvonalak vizsgálatára használt radioizotrakerek két kategóriába sorolhatók:
- A kiindulási vegyület radioizotópjai, például 11C-palmitát és 11C-glükóz követik a kiindulási vegyület azonos metabolikus sorsát, hogy mennyiségi értékelést adjanak a metabolikus útvonalról.
- A kiindulási vegyület analógjai, mint például a -2-fluoro-2-deoxiglükóz és a -BMIPP (β-metil-jód-fenil-pentadekánsav) minőségi értékelést adnak az anyagcseréről, mivel általában visszatartja őket a szövet, és életképesebbé teszik a képalkotást.
A PET radiotracer glükóz biokémiailag nem különböztethető meg a glükóztól, ezért pontosan követni tudja a glükóz sorsát az anyagcsere során. Ez a folyamat a szívizomsejtből 11CO2-ként szabadul fel, és a radiotracer felvételét, visszatartását és eltűnését eredményezi a szívből.
A másik helyzetben az FDG-t a hexokináz felveszi és foszforilálja, és nem megy át további anyagcserén a szívizomsejtben, mivel a szénhidrátszerkezet glükózból dezoxiglükózzá módosul.
Ez eredményeképpen az FDG csapdába esik a sejtben. Az FDG idő-aktivitási görbéinek kinetikai elemzése felhasználható a glükóz kezdeti felvételének és foszforilációjának becslésére. Ez a folyamat nem ad információt a glükóz oxidatív sorsáról, és a kinetikai elemzés irreverzibilis csapdázást mutat más radiotracerek felhalmozódásához és eltűnéséhez képest.
A szívizom szubsztrát-hasznosításra vonatkozó irreverzibilis “csapdába esett” radiotracerek:
- információt generálnak egy adott metabolikus folyamat egy részére vonatkozóan;
- a kiindulási vegyület és a radiotracer szerkezetének eltérései megváltoztatják a megbízhatóságot, amellyel a tracer a kiindulási vegyület hasznosítását méri;
- a tracer és a kimutatás közötti kapcsolat különböző metabolikus körülmények között változhat.
Modul és laboratóriumi radiotracerek
A radiotracerek aszerint osztályozhatók, hogy egy fotont kibocsátó vagy pozitronokat kibocsátó nuklidok. A PET-radiotracerek a pozitron-annihiláció során keletkező két 511 keV-os foton egyidejű detektálását igénylik a radiogyógyszerhez szükséges csillapítási korrekcióval kombinálva. A pozitronokat kibocsátó metabolikus radiotrakerekkel kinetikai elemzés is végezhető a szubsztrátfelvétel és az anyagcsere sebességének kvantitatív mérése céljából.
Az egyetlen fotont kibocsátó metabolikus radiotrakerek azonban csak az anyagcsere-folyamatok minőségi értékelésére alkalmasak. E radiotracerek elsődleges előnye, hogy a rövid élettartamú szén-11 és oxigén-15 radiofarmakonok előállításához nincs szükség helyszíni ciklotronra. Ez jelentős előny, és felgyorsítja az újabb technécium-99m (Tc-99m) jelölésű zsírsav-analógok anyagcsere-képalkotásra történő felhasználását a jód-123-mal jelölt zsírsav-analóg, nevezetesen a BMIPP bevált platformjára építve.
A sugárral jelölt nanorészecskékkel kapcsolatos kutatások számos előnnyel járnak, mint például a meghosszabbított keringési idő, a nagy plazma-stabilitás és a klinikai alkalmazások nagy lehetősége a rák és a szív- és érrendszeri betegségek korai diagnosztikájában.
Ez a theranosztikus technológia képes egyfotonemissziós komputertomográfia (SPECT) vagy pozitronemissziós tomográfia (PET) előállítására a célzott in vivo képalkotás érdekében. Mindkét technológia rendkívül érzékeny, specifikus és hasznos a pontos számszerűsítésben az in vivo képalkotó technikákkal szemben, amelyek az érintett szövetek típusa miatt korlátozottan alkalmazhatók.
Sugárzással jelölt monoklonális antitesteket (Mab) – amelyeket specifikus antigének megcélzására fejlesztenek – biztonságosan adtak be leukémiás betegeknek. Például az ittrium-90-anti-CD25-ről kimutatták, hogy aktív az akut T-sejtes leukémia ellen. A jód-131-anti-CD33 szintén aktív volt az akut myeloid leukémia (AML), a myelodysplasztikus szindróma (MDS), beleértve a myeloblasztikus krónikus myeloid/myelogén leukémiát (CML) kezelésében.) Az ittrium-90-anti-CD33-at és a jód-131-anti-CD45-öt tartalmazó egyéb indikációk hatásosak voltak AML, ALL (akut limfoblasztos leukémia) és MDS ellen. A rénium-188-anti-CD66c radioaktívan jelölt Mab ígéretesnek bizonyult AML, ALL és CML ellen.
Az alfa-részecskéket kibocsátó radiokonjugátumok, például a bizmut-213-anti-CD33 és az aktínium-225-anti-CD33 alkalmasabbak lehetnek a kis volumenű betegségek kezelésére.
A nyolcvanas években a Tc-99m-jelölt hepatobiliáris alapú radiofarmakonok a “kísérleti” kezelési tervekhez váltak elérhetővé, mivel kiváló képeket produkálnak. Ezek a képalkotó szerek felváltották a jód-123-as rózsabengáliát, és három, az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) által klinikai használatra engedélyezett hepatobiliáris radiogyógyszert eredményeztek. Ezek közé tartozott az első Tc-99m dimetil iminodiacetsav (IDA), amely azóta az összes Tc-99m IDA radiofarmakon gyűjtőnevévé vált. A Tc-99m képes hidat képezni két IDA ligandum molekula között, és a lidokain acetanilid analógjához kötődik. A teljes szerkezet határozza meg a teljes radiofarmakokinetikai profilt, beleértve a fenilgyűrű részének módosításait, amelyek az IDA radiogyógyszerek eltérő farmakokinetikáját eredményezik.
Radiogyógyszerek
Egy sor olyan radiogyógyszert vizsgáltak, mint a Tc-99m-hepatobiliáris (HIDA) analógok, amelyek különböző kémiai szubsztituensekkel rendelkeznek az aromás gyűrűn. Ezek kisebb felszívódást és lassabb kiürülést mutattak, mint az engedélyezett, kereskedelmi forgalomban kapható szerek. Egy másik példában a Tc-99m-sestamibi hat metoxi-izobutilisonitril (MIBI) ligandumhoz van koordinálva. Az így kapott komplex egy kationos SPECT képalkotó ágens, amely a polarizált sejt/szervi membránon keresztül történő passzív diffúzió révén felhalmozódik a citoplazmában és a mitokondriumokban.
A tallium-201-hez hasonlóan a Tc-99m-szesztamibi általában a vér-agy gáton (BBB) keresztül kerül ki az agyból, ezért a tumorfelvétel elsősorban a BBB lebontásával függ össze. A MIBI normális eloszlása az agyalapi mirigyben, a fejbőrben és a plexus chorioideusban van. A MIBI radiotracer azonban nem képezhető le a normál agyi parenchimában. Emellett a MIBI normális felvétele a chorioideában zavarba ejtő lehet, és korlátozhatja a mély periventricularis tumorok értékelését.
A Tc-99m-sestamibi SPECT-képalkotást alkalmazó kutatás a glióma sugárterápiát követő kiújulásának vizsgálatakor azonban 90%-os összevont érzékenységet és 92%-os specificitást mutatott.
Mindamellett a Tc-99m-sestamibi jobb képalkotó tulajdonságokkal rendelkezik, mint a 140 KeV energiát előállító tallium-201, és nagyobb, akár 30 mCi megengedett injekciós dózisokkal rendelkezik. További kutatásokra van azonban szükség a Tc-99m-sestamibi diagnosztikai és prognosztikai előnyeinek értékeléséhez, beleértve a tumor kiújulásának kimutatását is, a tallium-201 fölényével szemben. Érdekes módon a vizsgálatok azt sugallják, hogy a Tc-99m-sestamibi fokozott specificitással rendelkezik a tallium-201-hez képest.
A továbbiakban a Tc-99m-sestamibi mint a betegek túlélésének prognosztikai biomarkere, valamint a kemoterápiás kezelésben prediktív biomarkerként való alkalmazása ígéretes. A kutatások kimutatták, hogy a Tc-99m-sestamibi felvételének kvantitatív elemzése SPECT képalkotás segítségével jól korrelál a kemoradioterápiát követő betegek túlélési idejével. Ez a modern megközelítés a Tc-99m-sestamibi kemoterápiás válaszának értékelésével hozzájárul a betegek általános prognózisához.
A kollektív bizonyítékok összességében arra utalnak, hogy a Tc-99m-sestamibi a kezelés sikerének korai indikátora, mivel átlagosan négy hónappal a mágneses rezonanciás képalkotáson észlelt változások előtt kimutatja a tumor progresszióját. Figyelemre méltó, hogy a Tc-99m-szesztamibit a P-glikoprotein eliminálja a sejtekből, amely számos antineoplasztikus szer energiahajtású kiáramlási pumpájaként is működik. Ezenkívül a Tc-99m-szesztamibi által kimutatott többszörös gyógyszerrezisztencia (MDR)-1 gének expressziója a jelek szerint nem korrelál a gliómák kemorezisztenciájával.
Myoview
A Myoview néven ismert technénium-99m-tetrofosmin-t 1996-ban engedélyezte az FDA, és bizonyos tekintetben hasonló a Tc-99m-szesztamibihez. A Myoview a többi Tc-99m képalkotó anyaghoz képest gyorsan eltávolodik a májból. A tetrofoszmin ligandum a difoszfin kémiai osztály tagja (6,9-bisz -3,12-dioxa-6,9-difoszfatetradecan). Ez a SPECT képalkotó ágens egy kereskedelmi készletből (Myoview) készül, és hasonló a Tc-99m-sestamibihez. Ez a Tc-99m-tetrofosmin egy lipofil kation, amely a szívizomsejtben lévő mitokondriumok közelében lokalizálódik, és ezen a helyen rögzül.
A Tc-99m-tetrofosmin közvetlenül az intravénás beadást követően gyorsan kiürül a véráramból, és a szívizom gyorsan felveszi a radioaktív jelölőt. Az első áthaladásos kivonás azonban kisebb, mint a sestamibi esetében (50% vs. 60%), beleértve a beadott dózis 1,2%-át, amely az injekciót követő 5 percen belül felszívódik a szívizomban. Az extrakció arányos a véráramlással, de nagy áramlási sebesség esetén alulbecsült. Továbbá a szív-tüdő és a szív-máj arányok idővel javulnak a májon és a veséken keresztül történő fiziológiás kiürülés miatt.
A vizsgálatok szerint a Tc-99m tetrofosmin esetében a szív-máj arányok magasabbak a sestamibihez képest. Ennek oka a gyorsabb májtisztulás, amely lehetővé teszi a további képalkotást. A terheléses gyakorlat után azonban 15 perces képalkotási intervallum érhető el, amelyet 30 perccel az injekció beadása után megkezdett nyugalmi vizsgálatok követnek.
A dozimetriai profil hasonló a Tc-99m sestamibiéhoz, és az epehólyag 5,4 rems/20 mCi magas dózisteljesítményt képes befogadni, szemben a vastagbélnel a sestamibi esetében. A különbség oka az lehet, hogy a vizsgált alanyok ettek-e és volt-e epehólyag-összehúzódásuk. Az egész testet érő sugárzás effektív dózisa 0,8 rem/30 mCi.
A nukleáris medicina egészségügyi ellátása során speciális radiotracer-laboratóriumokat használnak radiogyógyszerek beadására a betegeknek, beleértve a terápiás eljárásokat is. Ezért az orvosi képalkotáshoz az ilyen radiofarmakonok által kibocsátott sugárzást külső detektorokkal kell detektálni, hogy meghatározzák annak in vivo eloszlását az emberi szervezetben. Továbbá a radiogyógyszeres gyógyászatban a kibocsátott sugárzást a célzott szöveteknek el kell nyelniük, hogy elérjék a kívánt hatást, azaz a rákos sejtek elpusztítását. Ezért a theranosztikában a kezelési terv személyre szabásához ismerni kell a radioaktivitás típusát, a beadott mennyiséget, beleértve a sugárzáskibocsátást, valamint azt, hogy az emberi testben hogyan lép kölcsönhatásba a környező egészséges szövetekkel.
- Az alábbi videók a radiotracer-laboratóriumban használt radiotracer-modult mutatják be:
Itt vagy:Főoldal ”