放射性トレーサーと放射性医薬品は、さまざまな生体プロセスの挙動を追跡する物質である。 また、陽電子放射断層撮影（PETイメージング）、単一光子放射型コンピュータ断層撮影（SPECTイメージング）、コンピュータ放射性粒子追跡（CARPT）システムなど、異なる医療イメージング様式による流れの視覚化に使用されています。
目次
放射性医薬品
放射性医薬品は、in vitroおよびin vivoで薬物代謝プロファイルを調べるために使用されています。 放射性医薬品は、異なる生体系における薬物関連物質の量を定量することが前提となっています。 放射性同位元素の利点は、クロマトグラフィー分離を適用し、個々の代謝物を定量できることです
したがって、放射性同位元素標識薬剤は、主にADME（吸収、分布、代謝、排泄）研究に使用されています。 炭素14（14C）標識化合物は、トリチウム（3H）標識化合物と比較して代謝安定性が高いため、これらの研究に有効です。 放射性標識は、代謝的に安定な化合物のコア・グループに挿入されます。 放射性標識は、標識の必要性に応じて、安定な部位と不安定な部位の両方に付けることができる。 さらに、異なる同位体、例えば13C/14Cまたは3H/14Cで二重標識した化合物を合成し、代謝物の同定および個々の部位の定量を支援することができる。
代謝経路の調査に使用される放射性トレーサーは、2 つのカテゴリに分類されます。
- 親化合物の放射性同位体、たとえば 11C-palmitate および 11C-glucose は、代謝経路の定量評価を行うために親化合物と同じ代謝運命を辿ります。
- 親化合物の類似体である-2-fluoro-2-deoxyglucoseや-BMIPP（β-methyl-iodophenyl-pentadecanoic acid）は、一般に組織に保持されておりイメージングをより実行可能にしているため代謝の定性的評価を与える。
PET放射トレーサのグルコースはグルコースと生化学的区別がつかないため代謝中のグルコースの運命に正確に従うことが可能だ。 この過程で心筋細胞は11CO2として放出され、放射性トレーサーの取り込み、保持、心臓からの消失が起こる。
もう一方の状況では、FDGはヘキソキナーゼによって取り込まれリン酸化されるが、炭水化物構造がグルコースからデオキシグルコースに変更されたため心筋細胞内でさらなる代謝は行われず、
その結果FDGが細胞に閉じ込められた状態となる。 FDGの時間活性曲線の速度論的解析は、グルコースの最初の取り込みとリン酸化を推定するために使用することができます。 このプロセスは、グルコースの酸化的運命に関する情報を提供せず、キネティック解析は、他の放射性トレーサーの蓄積と消失と比較して不可逆的なトラッピングを実証する。
心筋の基質利用に関する不可逆的な「トラップ」放射性トレーサーは、
- 所定の代謝プロセスの一部に関する情報、
- 親化合物と放射性トレーサーの構造の違いは、トレーサーが親化合物の使用を測定する信頼性に影響を与えます、
- 異なる代謝条件においてトレーサーと検出との関係は変化する可能性があります。
モジュール型およびラボ型放射性トレーサー
放射性トレーサーは、単一光子放出核種か陽電子放出核種かによって分類されます。 PET放射性医薬品は、陽電子消滅によって生成される2つの511keV光子の同時検出と放射性医薬品に必要な減衰補正が必要です。 また、基質の取り込みと代謝の速度の定量的な測定値を生成するために、陽電子放出代謝放射性トレーサーを使用してカイネティクス解析を行うことができます。 これらの放射性トレーサーの主な利点は、短寿命の炭素11と酸素15の放射性医薬品を生成するために、現場のサイクロトロンが必要ないことです。 これは大きな利点であり、ヨウ素-123タグ付き脂肪酸アナログ、すなわちBMIPPの確立されたプラットフォームを基に、代謝イメージング用の新しいテクネチウム-99m（Tc-99m）ラベル付き脂肪酸アナログを加速しているのです。
放射性標識ナノ粒子の研究は、循環時間の延長、高い血漿安定性、およびがんや心血管疾患の早期診断における臨床応用の高い可能性などのいくつかの利点をもたらします。
このセラノシス技術は、標的生体内イメージング用の単一光子放射型コンピュータ断層撮影（SPECT）やポジトロン放射型断層撮影（PET）を生成することができます。 これらの技術はいずれも高感度で特異性が高く、組織の種類によって適用が制限されるin vivoイメージング技術と比較して、正確な定量化に有用です。
放射線標識モノクローナル抗体（Mab）は、特定の抗原をターゲットとして開発されていますが、これまで白血病患者に安全に投与されてきました。 例えば、イットリウム90-抗CD25は、急性T細胞白血病に有効であることが示された。 また、ヨウ素131-抗CD33は、急性骨髄性白血病（AML）、骨髄異形成症候群（MDS）、骨髄芽球性慢性骨髄性／骨髄性白血病（CML））に対して有効であることが示されています。 また、イットリウム90抗CD33抗体およびヨウ素131抗CD45抗体については、AML、ALL（急性リンパ芽球性白血病）およびMDSに有効であることが示されました。 アルファ粒子を放出する放射性複合体、例えばビスマス-213-抗CD33やアクチニウム-225-抗CD33は、小体積疾患の治療に適しているかもしれません。
1980年代には、Tc-99m標識の肝胆膵ベースの放射性医薬品が、優れた画像の生成により、「実験的」治療計画に利用できるようになった。 これらのイメージング剤はヨウ素123ローズベンガルに取って代わり、米国食品医薬品局（FDA）が臨床使用を承認した3種類の肝胆膵放射性医薬品が誕生した。 これには最初のTc-99mジメチルイミノ二酢酸（IDA）が含まれ、現在ではすべてのTc-99m IDA放射性医薬品の総称となっている。 Tc-99mは2つのIDAリガンド分子の間を橋渡しする能力を持ち、リドカインのアセトアニリドアナログに結合する。 4705>
放射性医薬品
Tc-99m-HIDA類似体のように、芳香環上に異なる化学置換基を有する放射性医薬品がいくつか研究されています。 その結果、市販されている薬剤に比べ、取り込みが少なく、クリアランスも遅いことが実証された。 別の例では、Tc-99m-sestamibiが6つのメトキシイソブチルイソニトリル（MIBI）リガンドに配位している。 4705>
同様に、タリウム-201について、Tc-99m-セスタミビは一般に血液脳関門（BBB）を介して脳から排除され、したがって腫瘍の取り込みは主にBBBの破壊に関連すると思われる。 通常のMIBIの分布は、下垂体、頭皮、脈絡叢である。 しかし、MIBI放射性トレーサーは正常脳実質では画像化不可能である。 また、脈絡膜におけるMIBIの正常な取り込みは不可解であり、深部脳室周囲腫瘍の評価を制限する。
しかしながら、放射線療法後の神経膠腫再発のTc-99m-sestamibi SPECT画像を用いた研究では、プールした感度90%および特異度92%を実証した。
それにもかかわらず、Tc-99m-sestamibiは140 KeVのエネルギーと最大30 mCiの高い許容注入量を生み出すタリウム-201よりも優れた画像特性を有している。 しかし、腫瘍の再発の検出を含む診断と予後におけるTc-99m-sestamibiの利点を、タリウム-201の優位性より評価するために、さらなる研究が必要である。 興味深いことに、Tc-99m-sestamibiはタリウム-201よりも特異度が高いことが研究で示唆されている。
さらに、患者の生存に対する予後バイオマーカーおよび化学療法における予測バイオマーカーとしてTc-99m-sestamibiを使用する研究は有望である。 SPECT画像を用いたTc-99m-sestamibiの取り込みの定量的解析は、化学放射線療法後の患者の生存期間とよく相関することが研究で示されている。 この最新のアプローチは、Tc-99m-sestamibiの化学療法効果を評価することにより、患者の全体的な予後に貢献する。
全体として、Tc-99m-sestamibiは、磁気共鳴画像で検出される変化の平均4カ月前に腫瘍の進行を示すことにより、治療の成功を早期に示すことができることを、集合的証拠が示している。 驚くべきことに、Tc-99m-sestamibiはP糖タンパク質によって細胞から除去されます。P糖タンパク質は、いくつかの抗悪性腫瘍剤のエネルギー駆動型排出ポンプとしても機能します。 さらに、Tc-99m-sestamibiによって示される多剤耐性（MDR）-1遺伝子の発現は、神経膠腫における化学療法抵抗性と相関しないように思われます。 Myoviewは、他のTc-99mイメージングベースの薬剤と比較して、肝臓から速やかに除去される。 テトロフォスミンのリガンドは、ジホスフィン化学クラス（6,9-bis -3,12-dioxa-6,9-diphosphatetradecane） のメンバーである。 このSPECTイメージング剤は市販のキット（Myoview社）から調製され、Tc-99m-sestamibiと類似している。 このTc-99m-tetrofosminは親油性陽イオンで、心筋細胞のミトコンドリア付近に局在し、その部位に固定される。
静脈注射直後、Tc-99m tetrofosminは血流から速やかに消失し、心筋に速やかに放射性トレーサーを取り込むことができる。 しかし，初回抽出率はセスタミビより低く（50％ vs 60％），注入後5分以内に投与量の1.2％が心筋に取り込まれる。 抽出量は血流に比例するが、高血流では過小評価される。 さらに、肝臓と腎臓を経由する生理的なクリアランスのため、心-肺比と心-肝比は時間とともに改善される
研究により、Tc-99m tetrofosminはsestamibiと比較して心-肝比が高いことがわかった。 これは、肝クリアランスが速く、さらなるイメージングが可能になるためである。 しかし、ストレス運動の後、15分の撮影間隔が達成され、その後、注入後30分から安静検査が開始される。
線量プロファイルはTc-99m sestamibiのそれと同等で、sestamibiの大腸と比較して、胆嚢は5.4 rems/20 mCiと高い線量率を受けることが可能であった。 この差の理由は、調査対象者が食事をして胆嚢の収縮があったかどうかによるものと思われる。 全身被曝実効線量は0.8レム/30mCiです。
核医学医療では、特定の放射性医薬品研究所を利用して、治療行為を含む患者への放射性医薬品の投与が行われています。 したがって、医療用画像診断のためには、これらの放射性医薬品から放出される放射線を外部検出器で検出し、人体内の分布を把握する必要がある。 さらに、放射性医薬品を用いた医療では、がん細胞を死滅させるという所期の効果を得るために、放射された放射線が標的組織に吸収される必要があります。
- 以下のビデオでは、放射性医薬品研究室で使用されている放射性医薬品モジュールを紹介しています：
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