Radiokatywne mikroziarna mogą uratować pacjentów. „Szybko, tanio i precyzyjnie”

„Jeśli dalsze testy je potwierdzą, w przyszłości mikrosfery będzie można wytwarzać szybko i tanio, precyzyjnie dopasowując ich cechy do potrzeb konkretnego pacjenta” – czytamy w przesłanym PAP komunikacie NCBJ.

Mikroziarna odetną nowotwór od substancji odżywczych

Złośliwe nowotwory wątroby są groźnymi chorobami o wysokiej śmiertelności. Jedną z obiecujących metod ich leczenia jest zabieg radioembolizacji. W jego trakcie do naczyń krwionośnych otaczających nowotwór wprowadza się miliony radioaktywnych mikroobiektów – o starannie dobranej średnicy i aktywności. Gdy utykają one w zwężających się tętnicach, odcinają nowotwór od dopływu substancji odżywczych. Jednocześnie ich promieniowanie przez ściśle określony czas działa zabójczo na wrażliwe komórki nowotworowe w najbliższym otoczeniu.

Coraz więcej wskazuje, że w przyszłości mikrosfery te będzie można wytwarzać szybko i tanio pod kątem potrzeb terapeutycznych i anatomii konkretnych pacjentów. Takie wnioski płyną z doświadczeń nad nowymi mikrosferami z izotopem itru 90Y, wytwarzanymi i badanymi przez zespół pracowników warszawskich instytutów naukowych i medycznych z istotnym udziałem NCBJ w Świerku.

„Mikrosfery, którymi zajmujemy się już od kilku lat, zawierają tlenek itru. Itr po napromienieniu neutronami w reaktorze przekształca się w radioaktywny izotop 90Y o okresie połowicznego rozpadu 64 godziny. W praktyce oznacza to, że każda mikrosfera po wprowadzeniu do organizmu przez dziesięć dni oddziaływałaby emitowanymi przez siebie elektronami na komórki nowotworowe znajdujące się w średniej odległości około trzech milimetrów” – mówi cytowany w komunikacie kierownik projektu badawczego dr hab. inż. Edward Iller, prof. NCBJ z należącego do NCBJ Ośrodka Radioizotopów POLATOM.

Indywidualna terapia dla chorych

Nowe mikroziarna o kształtach sferycznych (pusta w środku kulka) są wytwarzane metodą zol-żel. Jest to złożony, wieloetapowy proces, kilka lat temu udoskonalony pod kątem wymogów radioembolizacji wątroby przez naukowców z POLATOM-u i Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie. Pierwszy krok polega na przygotowaniu roztworu koloidalnego – zolu – zawierającego związki-prekursory docelowych cząstek, m.in. tlenku itru. Następnie zol zostaje poddany odpowiedniej koagulacji, po czym usuwa się rozpuszczalnik i zol przekształca się w żel. Po osuszeniu żel zmienia się w proszek, który stabilizuje się w wysokiej temperaturze. Proces jest w pełni kontrolowany i pozwala wytwarzać mikrosfery o żądanych średnicach z zakresu od 20 do 100 mikrometrów.

„W przypadku naszych mikrosfer moglibyśmy zindywidualizować terapię, dobierając aktywność mikrosfer pod kątem budowy anatomicznej wątroby i guza u konkretnego pacjenta. Jednak zanim dojdzie do pierwszych prób klinicznych, musimy przeprowadzić szczegółowe badania nad oddziaływaniem naszych mikrosfer na komórki i tkanki w organizmie. Pierwszą serię mamy właśnie za sobą” – mówi inż. Maciej Maciak z Zakładu Metrologii Radiologicznej i Fizyki Biomedycznej NCBJ, pierwszy autor artykułu w czasopiśmie „Radiation Physics and Chemistry”.

W ramach najnowszych testów, finansowanych ze środków Narodowego Centrum Nauki, zbadano właściwości fizyczne, radiometryczne, dozymetryczne i biologiczne mikrosfer. Przede wszystkim ustalono, że po napromienieniu neutronami w próbkach były obecne wysokie stężenia radioaktywnego izotopu 90Y.

W serii badań szczególną rangę miały jednak doświadczenia z materiałem biologicznym. Tematyka badawcza związana z użyciem mikrosfer z tlenkiem itru do radioembolizacji wątroby była od początku rozwijana w ścisłej współpracy z radiologami z Wojskowego Instytutu Medycyny w Warszawie. Właśnie tutaj w doświadczeniach in vitro zweryfikowano wpływ promieniowania mikrosfer na liczebność komórek raka jelita grubego.

Zgodnie z przewidywaniami i symulacjami zaobserwowano, że liczba komórek nowotworowych malała ze wzrostem liczby oddziałujących na nie mikrosfer. Ponadto w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie wykonano badania histopatologiczne, które przeprowadzono na modelu zwierzęcym. W ich wyniku ustalono, że mikrosfery lokowały się w naczyniach krwionośnych zgodnie z oczekiwaniami.

„Wyniki wszystkich eksperymentów potwierdzają, że nowe mikrosfery z tlenkiem itru są obiecującą alternatywą dla współcześnie dostępnych środków komercyjnych i kwalifikują się do dalszych badań biologicznych i przedklinicznych” – oceniono w komunikacie. Zanim to nastąpi, zespół zaangażowany w projekt już planuje dopracować technologię wytwarzania mikrosfer, tak by była gotowa do potencjalnych zastosowań na szerszą niż laboratoryjna skalę.