Sản xuất đồng vị phóng xạ dùng cho chụp ảnh y tế và điều trị bệnh tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven (Hoa Kỳ)11:17:00 25/12/2017

Phòng thí nghiệm Brookhaven và Chương trình đồng vị phóng xạ của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã có nhiều kinh nghiệm trong việc phát triển các đồng vị phóng xạ ứng dụng trong y học cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. 

Cathy Cutler, Lisa Muench, Tatjana Klaric, Weimin Zhou, Vicky Litton và Anna Goldberg trong khu vực máy sản xuất đồng vị phóng xạ LINAC của Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven. Nguồn: Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven

 

Bà Cathy Cutler, giám đốc Chương trình Nghiên cứu và Nghiên cứu Đồng vị Y khoa, Phòng Thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, Phòng thí nghiệm Quốc gia Hoa Kỳ, cho biết hai bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt đã được điều trị và chữa khỏi bằng phương pháp sử dụng dược chất phóng xạ. Dược chất sử dụng trong các điều trị này là một phân tử gắn với đồng vị phóng xạ Actinium-225 (Ac-255). Được thiết kế để liên kết đặc biệt với một protein trên bề mặt tế bào ung thư, Ac-255 phát ra chùm tia alpha khu trú bề mặt giết chết tế bào ung thư mà chỉ gây thiệt hại tối thiểu cho các mô xung quanh. Đồng vị phóng xạ Ac-225 chỉ có thể được sản xuất với số lượng lớn tại các cơ sở có máy gia tốc hạt năng lượng cao như tạiBrookhaven. Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven mong muốn sẽ cung cấp loại dược chất này để điều trị cho nhiều bệnh nhân hơn.

Phòng thí nghiệm Brookhaven và Chương trình đồng vị phóng xạ của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã có nhiều kinh nghiệm trong việc phát triển các đồng vị phóng xạ ứng dụng trong y học cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. Những đồng vị phóng xạ này có thể được sử dụng độc lập hoặc gắn liền với nhiều loại phân tử khác để theo dõi hoặc tiêu diệt bệnh. Đáng chú ý trong các thành công của phòng thí nghiệm Brookhaven trong thập niên 1950 và 1960 là việc sản xuất thành công đồng vị phóng xạ Technetium-99m (Tc-99m) và phát triển một loại dược chất phóng xạ đánh dấu từ đường glucose có tên gọi là 18FDG, đây là hai dược chất đánh dấu phóng xạ đã góp phần cách mạng hóa hình ảnh y học.

Dược chất 18FDG phát ra các hạt positron có thể nhận biết được bằng máy quét tia cực tím phát xạ positron (PET). Vì các tế bào ung thư phát triển lấy glucose nhanh hơn các mô khỏe mạnh, các bác sĩ có thể sử dụng PET và 18FDG để phát hiện và theo dõi bệnh. Bà Culter cho rằng FDG đã làm xoay chuyển khoa ung thư học. Trong các phương pháp cũ, để biết được điều trị bệnh có hiệu quả hay không, bệnh nhân phải dùng thuốc nhiều tháng và có thể bị các phản ứng phụ độc hại. Với việc sử dụng PET và 18FDG, việc kiểm tra tác động của phương pháp điều trị trên khối u có thể được tiến hành trong vòng 24 giờ. Sau đó, bệnh nhân có thể tiếp tục được theo dõi xem thuốc có hiệu quả hoặc xem thuốc có ngừng hoạt động hay không.

Trong khi Tc-99m và 18FDG hiện đang có mặt rộng rãi trong các bệnh viện và được sử dụng trong hàng triệu lần chụp một năm, việc sản xuất các đồng vị phóng xạ khác khó thực hiện hơn vì chúng đòi hỏi loại máy gia tốc hạt có năng lượng cao mà chúng ta chỉ có thể tìm thấy ở các phòng thí nghiệm vật lý tầm cỡ thế giới. Brookhaven, với Máy gia tốc tuyển tính sản xuất đồng vị Brookhaven (BLIP) là một trong số ít cơ sở tham gia Chương trình Đồng vị của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ có thể sản xuất được một số đồng vị y học quan trọng.

Việc sử dụng hệ thống quét mới và tăng cường độ chùm tia đã giúp tăng sản lượng của một trong những sản phẩm chính của BLIP là Strontium-82 (Sr-82) thêm hơn 50% vào năm 2016. Đồng vị Sr-82 có thời gian bán hủy tương đối dài, cho phép nó được vận chuyển đến các bệnh viện, có thể tạo ra một chất đánh dấu phóng xạ thời gian sống ngắn là Rubidium-82. Việc sử dụng Rubidium-82 đã cải thiện đáng kể độ chính xác của chụp ảnh tim trong kỹ thuật chụp PET, giúp xác định chính xác các khu vực giảm lưu lượng máu khi tim bị căng thẳng. Nhờ đó, hàng trăm ngàn bệnh nhân đã được áp dụng kỹ thuật kiểm tra này. BLIP cũng sản xuất một số đồng vị với nhiều cải tiến về khả năng phát hiện ung thư, bao gồm khối u di căn, cũng như khả năng theo dõi phản ứng điều trị.

Các ứng dụng y tế của đồng vị được sản xuất tại BLIP: Hình trên - Strontium-82, một đồng vị tương đối ổn định có thể được vận chuyển và sử dụng trong các bệnh viện để tạo ra Rubidium-82, một dược chất đánh dấu phóng xạ cho thấy sự giảm lưu lượng máu trong cơ tim khi bị căng thẳng. Kỹ thuật quét chính xác này giúp các bác sĩ khu trú được động mạch vành cần được điều trị. Nguồn: Trường Y khoa Đại học Washington. Hình dưới – Hình ảnh trước và sau chụp ảnh cho thấy một phân tử đánh dấu bằng Actinium-225 phát các hạt alpha trực tiếp vào khối u, giết chết tế bào, loại trừ ung thư tuyến tiền liệt di căn. Mục tiêu của BLIP nhằm tăng cường sản xuất Ac-225 để các nhà khoa học có thể tiến hành các thử nghiệm quy mô lớn và cung cấp phương pháp điều trị này cho nhiều bệnh nhân hơn. Nguồn: SNMMI: C. Kratochwil. J. Nucl. Med., 2016; 57 (12); Năm 1941.

Với việc có khả năng thiết kế các phần tử phát bức xạ tiêu diệt ung thư với độ chính xác cao, các nhà khoa học muốn tiến xa hơn ngoài việc ứng dụng trong kỹ thuật hình ảnh để điều trị. Trên thực tế, nhiều phương pháp có độ độc hại rất lớn đến mức không thể dùng liều đủ mạnh để tiêu diệt tế bào ung thư mà không gây nguy hiểm cho bệnh nhân. Vì vậy, các nhà khoa học muốn phát triển các phương pháp có thể đưa các hạt nhân phóng xạ vào các tế bào ung thư một cách có chọn lọc và phá hủy chúng. Các đồng vị phóng xạ phát ra các hạt alpha nằm trong số các đồng vị có triển vọng nhất bởi vì các hạt alpha cung cấp năng lượng rất lớn và đi qua những khoảng cách rất nhỏ. Do đó, các mục tiêu bị bắn phá bởi hạt alpha sẽ nhận được liều lượng rất cao giống như bị một chiếc xe tải 80 tấn tông vào, trong khi đó vẫn đồng thời giảm thiểu tối đa thiệt hại cho các tế bào khỏe mạnh xung quanh. Với đặc tính tác động mạnh và quảng đường di chuyển ngắn, các hạt alpha có thể giúp điều trị bệnh nhân với những tác dụng phụ tối thiểu, từ đó đem đến cơ hội thực thụ điều trị bệnh ung thư.

Trong thời gian làm việc tại Đại học Missouri, Bà Culter đã phát triển một phương pháp điều trị thử nghiệm sử dụng đồng vị Lutetium-177. Điều trị thử nghiệm này cho thấy tiềm năng trong việc điều trị các khối u thần kinh, tuy nhiên phương pháp này chưa thể chữa khỏi các khối u. Đồng vị Ac-225 mặc dù khó tạo ra hơn nhưng cho thấy có nhiều hứa hẹn hơn trong kết quả điều trị ung thư tuyến tiền liệt như trong công bố vào năm 2016 bởi các nhà nghiên cứu thuộc Bệnh viện Đại học Heidelberg. Bà Cutler cho biết hiện nay Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang sản xuất đủ Ac-225 để điều trị cho khoảng 50 bệnh nhân mỗi năm. Tuy nhiên, cần tiếp tục thử nghiệm lâm sàng, ước tính hơn gần 30 lần như hiện nay, để có thể xác nhận tính hiệu quả của phương pháp điều trị này trước khi có thể chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm sang ứng dụng rộng rãi trong y khoa. Sử dụng máy gia tốc tại Brookhaven cùng với chuyên môn trong lĩnh vực hóa học, kinh nghiệm trong việc sản xuất đồng vị phóng xạ ứng dụng trong y tế, các nhà khoa học tại Brookhaven cùng với đối tác của ORNL và Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang nỗ lực để đáp ứng được nhu cầu nêu trên, góp phần cung cấp được các dược chất này để điều trị cho các bệnh nhân.

Để có nhiều thông tin hơn, có thể tham khảo Boosting production of radioisotopes for diagnostics and therapeutics hoặc C. Kratochwil et al. 225Ac-PSMA-617 for PSMA-Targeted -Radiation Therapy of Metastatic Castration-Resistant Prostate Cancer, Journal of Nuclear Medicine (2016). DOI: 10.2967/jnumed.116.178673 .

Văn Sỹ Chiến, Phòng Quản lý Khoa học và Công nghệ hạt nhân

Nguồn: IAEA

Google translate
Liên kết
  • Bộ Khoa học và Công nghệ
    Bộ Khoa học và Công nghệ
Thư viện ảnh
Đối tác
Media
Thống kê truy cập