Radiotraqueiros e radiofármacos são substâncias que seguem o comportamento de vários processos biológicos. Eles também são usados para visualização de fluxo através de diferentes modalidades de imagens médicas, como a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET), Tomografia Computadorizada por Emissão de Fótons Únicos (SPECT) e Sistemas de Rastreamento de Partículas Radioativas Computadorizadas (CARPT).
Tabela de conteúdos
Moléculas de drogas radiolabeladas
Radiopharmaceuticals – são usadas in vitro e in vivo para estudar perfis de metabolismo de drogas. A premissa por detrás dos fármacos radiomarcados é quantificar a quantidade de substância relacionada com fármacos em diferentes sistemas biológicos. A vantagem dos isótopos radiolabelados é a capacidade de aplicar a separação cromatográfica e quantificar os metabolitos individuais.
Por isso, as drogas radiolabeladas são utilizadas principalmente em estudos ADME (absorção, distribuição, metabolismo e excreção). Os compostos marcados com carbono-14 (14C) beneficiam estas investigações devido à maior estabilidade metabólica desta em comparação com a versão marcada com o trítio (3H). O radiolabel é inserido no grupo central metabolicamente estável do composto. O radiolabel pode ser colocado tanto em loções estáveis como labiais, dependendo dos requisitos de rotulagem. Além disso, os compostos duplamente rotulados com isótopos diferentes, por exemplo, 13C/14C ou 3H/14C, podem ser sintetizados para ajudar na identificação e quantificação dos metabolitos de cada moleza.
Radiotracer usados na investigação das vias metabólicas dividem-se em duas categorias:
- Radioisótopos do composto parent, por exemplo, 11C-palmitato e 11C-glucose seguem o mesmo destino metabólico do composto parent para dar uma avaliação quantitativa da via metabólica.
- Os análogos do composto parent como -2-fluoro-2-deoxiglicose e -BMIPP (β-methyl-iodophenyl-pentadecanoic acid) fornecem avaliações qualitativas do metabolismo porque geralmente são retidos pelo tecido e tornam a imagem mais viável.
A glicose do radiotraçador PET não pode ser bioquimicamente indistinguível da glicose e, portanto, pode seguir o destino exato da glicose durante o metabolismo. Este processo libera cardiomiócitos como 11CO2 e resulta na captação, retenção e desaparecimento do radiotraçador do coração.
Na outra situação, o FDG é absorvido e fosforilado pela hexoquinase e não sofre novo metabolismo no cardiomiócito devido à modificação da estrutura dos carboidratos de glicose para desoxiglicose.
Como resultado, o FDG fica preso na célula. A análise cinética das curvas tempo-atividade para FDG pode ser usada para estimar a absorção inicial e a fosforilação da glicose. Este processo não fornece informações sobre o destino oxidativo da glicose, e a análise cinética demonstra um aprisionamento irreversível em comparação com o acúmulo e desaparecimento de outros radiotraxadores.
Os radiotraçadores ‘presos’ irreversíveis em relação à utilização do substrato miocárdico geram:
- Informações relativas a uma parte de um determinado processo metabólico;
- diferenças na estrutura do composto parental e o radiotraçador irá alterar a fiabilidade com que o traçador mede a utilização do composto parental;
- a relação entre o traçador e a detecção pode variar sob diferentes condições metabólicas.
Radiotraçadores de módulo e laboratório
Radiotraçadores podem ser classificados quanto a se são nuclídeos emissores de fótons simples ou emissores de pósitrons. Os radiotraxadores PET requerem a detecção de coincidência dos dois fótons 511-keV produzidos pela aniquilação de positrões combinados com a correção de atenuação que é necessária para o radiofármaco. Além disso, a análise cinética pode ser realizada com os radiotraçadores metabólicos emissores de pósitrons para gerar medições quantitativas das taxas de absorção e metabolismo do substrato.
No entanto, os radiotraçadores metabólicos emissores de fótons simples só podem fornecer avaliações qualitativas dos processos metabólicos. A principal vantagem desses radiotraçadores é que um ciclotron no local não é necessário para produzir os radiofármacos de curta duração carbono-11 e oxigênio-15. Esta é uma vantagem significativa e está acelerando o mais novo tecnécio-99m (Tc-99m) de análogos de ácidos graxos etiquetados para imagem metabólica, construindo sobre a plataforma estabelecida do análogo de ácido graxo etiquetado iodo123, ou seja, BMIPP.
A pesquisa de nanopartículas radiolabeladas oferece várias vantagens, tais como tempo prolongado de circulação, alta estabilidade plasmática e alto potencial para aplicações clínicas no diagnóstico precoce de câncer e doenças cardiovasculares.
Esta tecnologia termoanótica é capaz de gerar tomografia computadorizada por emissão de um fotão (SPECT) ou tomografia por emissão de pósitrons (PET) para imagens in vivo direcionadas. Ambas as tecnologias são altamente sensíveis, específicas e úteis na quantificação precisa em comparação com as técnicas de imagem in vivo que têm aplicação limitada devido ao tipo de tecido envolvido.
Anticorpos monoclonais (AMC) radiologicamente marcados – que estão sendo desenvolvidos para alvejar antígenos específicos – têm sido administrados com segurança a pacientes com leucemia. Por exemplo, foi demonstrado que o ítrio-90-anti-CD25 é activo contra a leucemia aguda das células T. Além disso, o iodo131-anti-CD33 foi ativo no tratamento da leucemia mielóide aguda (LMA), síndrome mielodisplásica (MDS), incluindo mieloblástica mielóide crônica/leucemia mielogênica (LMC). Outras indicações envolvendo ítrio-90-anti-CD33 e, iodo131-anti-CD45 foram eficazes contra a LMA, ALL (leucemia linfoblástica aguda) e MDS. O AMC, rénio-188-anti-CD66c radiolabelado mostrou promessa contra a LMA, TODOS e LMC.
Radioconjugados que emitem partículas alfa, por exemplo, bismuto-213-anti-CD33 e actínio-225-anti-CD33 podem ser mais adequados para o tratamento de doenças de pequeno volume.
Nos anos 80, os radiofármacos hepatobiliares à base de Tc-99m tornaram-se disponíveis para planos de tratamento ‘experimentais’, devido à produção de imagens superiores. Esses agentes de imagem superaram o iodo 123 rosa bengala e deram origem a três radiofármacos hepatobiliares aprovados pela FDA (Food and Drug Administration) para uso clínico. Isso incluiu o primeiro ácido dimetil iminodiacetico Tc-99m (IDA) e se tornou um termo genérico para todos os radiofármacos Tc-99m IDA. O Tc-99m contém a capacidade de fazer a ponte entre duas moléculas de ligand IDA e liga-se a um análogo de acetanilida da lidocaína. Toda a estrutura determina o perfil radiofarmacocinético geral, incluindo modificações na meação do anel fenil resultando em diferentes farmacocinética dos radiofármacos da IDA.
Radiofármacos
Radiofármacos siderais como o Tc-99m-hepatobiliar (HIDA) análogos que possuem diferentes substitutos químicos no anel aromático foram investigados. Isto demonstrou ter uma menor absorção, incluindo uma liberação mais lenta do que os agentes comercialmente disponíveis aprovados. Em outro exemplo, o Tc-99m-sestamibi é coordenado a seis ligandos de metoxiisobutilisonitrilo (MIBI). O complexo resultante é um agente de imagem SPECT catiónico que se acumula no citoplasma e nas mitocôndrias pelo processo de difusão passiva através da membrana celular/organelar polarizada.
Similiarmente, para o tálio-201, o Tc-99m-sestamibi é geralmente excluído do cérebro através da barreira hematoencefálica (BBB) e, portanto, a captação de tumores parece estar principalmente relacionada com a decomposição do BBB. A distribuição normal da MIBI é na hipófise, no couro cabeludo e no plexo coróide. No entanto, o radiotraçador MIBI não é imaginável no parênquima cerebral normal. Além disso, a captação normal de MIBI nos coróides pode ser perplexa e limitar a avaliação de tumores periventriculares profundos.
No entanto, a pesquisa usando Tc-99m-sestamibi SPECT imagem de recorrência de glioma após radioterapia demonstrou uma sensibilidade conjunta de 90% e especificidade de 92%.
Não obstante, o Tc-99m-sestamibi tem melhores propriedades de imagem que o tálio-201 produzindo uma energia de140 KeV e dosagens de injeção mais altas permitidas de até 30 mCi. Entretanto, são necessárias mais pesquisas para avaliar os benefícios do Tc-99m-sestamibi no diagnóstico e prognóstico, incluindo a detecção de recidiva tumoral sobre a superioridade do tálio-201. Curiosamente, estudos têm sugerido que o Tc-99m-sestamibi aumentou a especificidade sobre o tálio-201.
Outras investigações usando Tc-99m-sestamibi como um biomarcador prognóstico para a sobrevivência do paciente, e um biomarcador preditivo no tratamento quimioterápico é promissor. Pesquisas demonstraram que a análise quantitativa da captação de Tc-99m-sestamibi usando imagens SPECT correlaciona-se bem com o tempo de sobrevida em pacientes que seguem quimioterapia. Esta abordagem moderna contribui para o prognóstico geral do paciente ao avaliar a resposta quimioterápica do Tc-99m-sestamibi.
Overtudo, a evidência coletiva aponta para que o Tc-99m-sestamibi seja um indicador precoce do sucesso do tratamento, demonstrando a progressão do tumor em média quatro meses antes das alterações detectadas na ressonância magnética. Notavelmente, o Tc-99m-sestamibi é eliminado das células pela glicoproteína P, que também atua como uma bomba de efluxo acionada por energia para vários agentes antineoplásicos. Além disso, a expressão de múltiplos genes de resistência a drogas (MDR)-1 como demonstrado pelo Tc-99m-sestamibi não parece se correlacionar com quimiorresistência em gliomas.
Myoview
Technetium-99m-tetrofosmin conhecido como Myoview foi aprovado pelo FDA em 1996 e em alguns aspectos é similar ao Tc-99m-sestamibi. O Myoview é rapidamente removido do fígado em comparação com outros agentes baseados em imagens de Tc-99m. O ligante tetrofosmin é um membro da classe química da difosfina (6,9-bis -3,12-dioxa-6,9-difosfatotradecano). Este agente de imagem SPECT é preparado a partir de um kit comercial (Myoview) e é similar ao Tc-99m-sestamibi. Este Tc-99m-tetrofosmina é um cátion lipofílico que se localiza próximo às mitocôndrias na célula miocárdica e permanece fixado nesse local.
Imediatamente após a injeção intravenosa, o Tc-99m tetrofosmina é rapidamente liberado da corrente sanguínea e o miocárdio rapidamente toma o radiotraçador. Entretanto, a extração na primeira passagem é menor que a do sestamibi (50% vs 60%) incluindo 1,2% da dose administrada no miocárdio dentro de 5 minutos após a injeção. A extração é proporcional ao fluxo sanguíneo, mas subestimada em altas taxas de fluxo. Além disso, as relações coração-pulmão e coração-fígado melhoram com o tempo devido à depuração fisiológica através do fígado e rins.
Estudos descobriram que as taxas coração-fígado são mais altas para o Tc-99m tetrofosm em comparação com o sestamibi. Isto é devido a uma depuração hepática mais rápida que permite a obtenção de mais imagens. Entretanto, após o exercício de estresse, é possível obter um intervalo de imagem de 15 minutos, seguido por estudos de repouso que começaram 30 minutos após a injeção.
O perfil dosimétrico é comparável ao do Tc-99m sestamibi e a vesícula biliar é capaz de receber uma alta taxa de dose a 5,4 rems/20 mCi, comparado ao cólon para sestamibi. A razão para a diferença pode ser devido ao facto dos sujeitos estudados terem comido e tido contracção da vesícula biliar. A dose efetiva de radiação em todo o corpo é de 0,8 rem/30 mCi.
Saúde em medicina nuclear envolve o uso de laboratórios específicos de radiotraçaria para a administração de radiofármacos a pacientes, incluindo procedimentos terapêuticos. Portanto, para a imagiologia médica, a radiação emitida por esses radiofármacos deve ser detectada por detectores externos para determinar sua distribuição in vivo no corpo humano. Além disso, para a medicina radiofarmacêutica, a radiação emitida deve ser absorvida por tecidos-alvo para alcançar o efeito desejado de matar células cancerígenas. Portanto, os teranósticos requerem um entendimento do tipo de radioatividade, a quantidade administrada, incluindo as emissões de radiação e como ela interage com o tecido saudável ao redor do corpo humano para personalizar um plano de tratamento.
- Estes vídeos abaixo mostram o módulo radiotraçador sendo usado no laboratório radiotraçador:
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