Radiofarmaceutykiem o największej liczbie zastosowań w tomografii pozytonowej jest fluorodeoxyglukoza FDG, analog glukozy, w którym jeden atom wodoru został zastąpiony przez promieniotwórczy fluor ¹⁸F. Podobnie jak glukoza jest on preferencyjnie absorbowany przez komórki nowotworowe i służy do obrazowania zachodzących w nich procesów metabolicznych.

Badanie PET jest uważane za jedną z najbardziej czułych technik w diagnostyce onkologicznej. Jego wysoka użyteczność jest związana przede wszystkim z możliwością diagnozowania bardzo wczesnych zmian nowotworowych, co ma kluczowe znaczenie dla powodzenia późniejszej terapii. Dzięki stosunkowo szerokim możliwościom doboru radiofarmaceutyków można diagnozować nowotwory różnego typu, zarówno o aktywnym, jak i spowolnionym metabolizmie, oraz bardzo wcześnie wykluczać niektóre podejrzenia lekarzy co do natury procesu chorobowego. Obrazowanie za pomocą skanera PET pozwala też łatwo określić, czy mamy do czynienia z pierwotną zmianą nowotworową, czy ze zmianą wtórną, rozbudowaną — czyli z przerzutami. Dysponując tą wiedzą, lekarz-klinicysta może w bardziej odpowiedni sposób dobrać taktykę postępowania z pacjentem.

W praktyce medycznej skanery PET służą do wczesnego wykrywania nowotworów i ich nawrotów, ustalania stopnia złośliwości zmiany nowotworowej i jej fazy rozwoju, wykluczaniu przerzutów, oceny żywotności komórek nowotworowych i ich rozkładu, określania miejsca biopsji oraz weryfikowania skuteczności leczenia. PET jest używany w przypadku raka mózgu, płuc, przełyku, jelita grubego, trzustki, wątroby, tarczycy, nerki, piersi, jądra, gruczołu krokowego oraz nowotworów podścieliska przewodu pokarmowego i nabłonkowych głowy i szyi. Zastosowania neurologiczne obejmują lokalizowanie ogniska padaczkorodnego, diagnostykę chorób otępiennych, przedoperacyjną ocenę złośliwości biologicznej guzów mózgu oraz określenie, czy doszło do wznowienia procesu nowotworowego w obrębie układu nerwowego. Wśród innych zastosowań należy wymienić ocenę żywotności mięśnia sercowego pomagającą ustalić, czy rzeczywiście doszło do jego martwicy wskutek zawału, oraz badania weryfikujące chorobę niedokrwienną.

Koszt badania za pomocą skanera PET oraz konieczność narażenia pacjenta na pewną dawkę promieniowania powodują, że tomografia pozytonowa nie może być stosowana jako badanie profilaktyczne.

NAJCIEKAWSZE FAKTY

3. Cyklotron GE-PETtrace w Ośrodku Produkcji i Badań Radiofarmaceutyków przy Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego. Urządzenie generuje wiązkę protonów lub deuteronów służącą do wytworzenia izotopów promieniotwórczych niezbędnych przy produkcji radiofarmaceutyków. (Źródło: ŚLCJ UW, Grzegorz Krzyżewski)

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego (ŚLCJ UW) powstało w 1979 roku. Od 1994 roku pracuje tu największy w Polsce cyklotron ciężkich jonów U-200P.

Ośrodek Produkcji i Badania Radiofarmaceutyków (OPBR-PET-UW) znajduje się na terenie ŚLCJ UW. Będzie pełnił podwójną rolę: producenta radiofarmaceutyków do diagnostyki medycznej oraz centrum badawczego poszukującego innowacyjnych radiofarmaceutyków. Budowa Ośrodka kosztowała ok. 26 mln zł.

Radiofarmaceutyk to substancja chemiczna, której cząsteczki pełnią podwójną rolę. Z jednej strony są aktywne biologicznie i uczestniczą w procesach, które chcemy śledzić w organizmie pacjenta. Z drugiej strony w cząsteczce radiofarmaceutyku znajduje się izotop promieniotwórczy.

W wyniku rozpadu izotopu w radiofarmaceutyku powstaje pozyton, antymaterialna cząstka, która napotykając elektron w ciele pacjenta zamienia się w energię. Wskutek anihilacji powstają dwa kwanty promieniowania gamma biegnące w przeciwnych kierunkach. Dzięki odpowiednim detektorom oraz metodom przetwarzania danych, kwanty te pozwalają skonstruować obraz rozmieszczenia radiofarmaceutyku w ciele pacjenta. Opisana metoda — tomografia pozytonowa (Positron Emission Tomography, PET) — pozwala badać procesy zachodzące w organizmie.

Radiofarmaceutyki są stosowane w badaniach PET aż w 80% przypadków u osób z problemami nowotworowymi. W 15% przypadków chodzi o diagnostykę neurologiczną, związaną z określaniem aktywności obszarów mózgu i/lub badaniami procesów transmisji sygnałów nerwowych. Pozostałe 5% to zastosowania w kardiologii, zwłaszcza diagnostyka mięśnia sercowego.

W warszawskim ośrodku będzie produkowany głównie fluor ¹⁸F, węgiel ¹¹C oraz, w mniejszych ilościach, tlen ¹⁵O. Pierwszym etapem działalności będzie rejestracja radiofarmaceutyku ¹⁸F-FDG oraz jego komercjalizacja z ukierunkowaniem na ośrodki medyczne w Warszawie i okolicach.

Działalność badawczą Ośrodek rozpocznie pod koniec 2012 roku, we współpracy z 20 jednostkami naukowo-badawczymi z Mazowsza, tworzącymi Warszawskie Konsorcjum Współpracy PET.

Wytwarzanie radiofarmaceutyków w Ośrodku jest całkowicie zautomatyzowane, operator jedynie nadzoruje poprawność produkcji.

Z uwagi na krótki czas życia radiofarmaceutyków, zasięg oddziaływania Ośrodka jest ograniczony do ok. 200 km w przypadku transportu samochodowego. Transport drogą lotniczą zwiększa zasięg oddziaływania nawet trzykrotnie.

Możliwości produkcyjne nowego Ośrodka są dostatecznie duże, aby zapewnić zaopatrzenie w radiofarmaceutyki dla 3-4 skanerów PET działających codziennie przy pełnym obłożeniu.

OŚRODEK PRODUKCJI I BADANIA RADIOFARMACEUTYKÓW

4. Całkowicie zautomatyzowany syntezer do przeprowadzania chemicznych reakcji syntetycznych, których celem jest wyprodukowanie radiofarmaceutyku. Urządzenie działa w Ośrodku Produkcji i Badań Radiofarmaceutyków przy Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego.(Źródło: ŚLCJ UW, Grzegorz Krzyżewski)

Ośrodek Produkcji i Badania Radiofarmaceutyków (OPBR-PET-UW) utworzono na terenie Środowiskowego Laboratorium Cieżkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego. Będzie pełnił podwójną rolę: producenta radiofarmaceutyków do diagnostyki medycznej techniką tomografii pozytonowej PET oraz centrum badawczego poszukującego innowacyjnych radiofarmaceutyków.

W ośrodku zainstalowano kompletne linie do produkcji radiofarmaceutyków. W skład linii wchodzą: umieszczony w specjalnym bunkrze cyklotron z tarczami do produkcji izotopów fluoru ¹⁸F, węgla ¹¹C i tlenu ¹⁵O, syntezery do produkcji fluorodeoksyglukozy ¹⁸F-FDG oraz specjalistyczne roboty do rozdozowania radiofarmaceutyków. Wszystkie te urządzenia są umieszczone w komorach osłonnych zabezpieczających personel i otoczenie przed niekorzystnymi warunkami środowiska pracy. Producentem cyklotronu i syntezerów FDG oraz głównym wykonawcą instalacji jest firma General Electric Medical Systems. Układ i wykonanie pomieszczeń umożliwiają zarówno produkcję radiofarmaceutyków do diagnostyki klinicznej, jak i prowadzenie prac badawczych.

Oprócz fluorodeoksyglukozy ¹⁸F Ośrodek będzie wytwarzać inne radiofarmaceutyki z fluorem, takie jak ¹⁸F cholina czy ¹⁸F dopa oraz związki z krótkożyciowymi izotopami węgla i tlenu, takie jak ¹¹C-metionina czy H₂¹⁵O. Istnieje również możliwość produkcji radioizotopów metalicznych.

Wytwarzanie radiofarmaceutyków jest zautomatyzowane, operator jedynie nadzoruje poprawność produkcji. Proces zaczyna się w cyklotronie GE-PETtrace. Urządzenie to wytwarza, w zależności od potrzeb, wiązkę protonów o energii 16,5 megaelektronowoltów lub deuteronów o energii 8,4 MeV. Wyprowadzona z cyklotronu wiązka jest kierowana na odpowiednią tarczę, w której powstaje pożądany izotop promieniotwórczy.

Fluor ¹⁸F wytwarza się za pomocą wiązki protonowej, która uderza w wodę wzbogaconą w izotop tlenu ¹⁸O. Węgiel ¹¹C powstaje także z użyciem wiązki protonowej, lecz tarczą jest gazowy azot ¹⁴N odpowiednio domieszkowany wodorem albo tlenem. Domieszki decydują, czy izotop węgla powstanie w tarczy w postaci zredukowanej, czy utlenionej, co ma wpływ na późniejszą syntezę chemiczną konkretnego radiofarmaceutyku. Do produkcji tlenu ¹⁵O używa się wiązki deuteronów i gazowej tarczy.

Izotop, który powstał wskutek ostrzału tarczy wiązką z cyklotronu, trafia do osłoniętej ołowiem kapilary i jest nią przesyłany — w postaci ciekłej lub gazowej, zależnie od tarczy — do komory gorącej z syntezerami. Komora gorąca to duża szafa obłożona ołowiem, chroniącym personel przed promieniowaniem. Wewnatrz komory znajdują się syntezery, czyli urządzenia automatycznie przeprowadzające kilkanaście do kilkudziesięciu chemicznych operacji syntetycznych. Operacje te włączają izotopy w bardziej skomplikowane, aktywne biologicznie związki chemiczne. Związki te są następnie poddawane oczyszczaniu. Usuwa się wtedy rozpuszczalniki stosowane podczas produkcji radiofarmaceutyku oraz różnego rodzaju produkty uboczne i zanieczyszczenia.

Zsyntetyzowany i oczyszczony radiofarmaceutyk trafia do drugiej komory gorącej, z dyspenserami. Urządzenia te dozują radiofarmaceutyk o odpowiedniej aktywności do fiolek. Krótkie czasy połowicznego rozpadu powodują, że aktywność tę należy dobrać bardzo starannie: pacjent badany o godzinie ósmej musi dostać tę samą dawkę co np. pacjent badany pięć godzin później. Dawki są więc w odpowiedni sposób przeliczane, a fiolka z radiofarmaceutykami odpowiednio przygotowana i opisana. Fiolka jest następnie napełniania w warunkach sterylnych, po czym trafia do pojemnika osłonowego gwarantującego bezpieczeństwo podczas transportu

Akcelerator i automatyka związana z chemią to odrębne urządzenia. Ich połączenie w sprawnie funkcjonującą całość było możliwe dzięki pracownikom Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów UW, którzy odpowiednio zaprojektowali proces produkcji oraz zapewnili bezpieczne i sterylne środowisko pracy urządzeń. Należy podkreślić, że ŚLCJ UW dysponuje również wieloma przyrządami umożliwiającymi kontrolę jakości radiofarmaceutyków.

Możliwości produkcyjne nowego Ośrodka są dostatecznie duże, aby zapewnić zaopatrzenie w radiofarmaceutyki dla 3-4 skanerów PET działających codziennie przy pełnym obłożeniu.

Z uwagi na krótki czas życia radiofarmaceutyków, zasięg oddziaływania Ośrodka jest limitowany. Zazwyczaj przyjmuje się, że przesłanie radiofarmaceutyku do pracowni diagnostycznej nie powinno trwać dłużej niż 2-3 okresy połowicznego rozpadu użytego w danym przypadku izotopu. Oznacza to, że przy transporcie drogowym Ośrodek będzie mógł przesyłać radiofarmaceutyki na odległość do 200 km. Z uwagi na położenie niedaleko lotniska, w grę wchodzi także transport drogą lotniczą. Zasięg oddziaływania może się wtedy zwiększyć nawet trzykrotnie.

Wyślij mailem..

Wersja do druku    PDF    MS Word