Produzione, purificazione e radiomarcatura ottimizzate della coppia teranostica 203Pb/212Pb per la medicina nucleare

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 10623 (2023) Citare questo articolo

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TRIUMF è uno dei pochi laboratori al mondo in grado di produrre sia piombo-203 (203Pb, t1/2 = 51,9 h) che 212Pb (t1/2 = 10,6 h) in loco tramite i suoi ciclotroni da 13 e 500 MeV, rispettivamente. Insieme, 203Pb e 212Pb formano una coppia teranostica equivalente a un elemento che potenzia il trattamento del cancro personalizzato e guidato dalle immagini, utilizzando 203Pb come fonte di tomografia computerizzata a emissione di fotone singolo (SPECT) e 212Pb per la terapia alfa mirata. In questo studio, i miglioramenti alla produzione di 203Pb sono stati ottenuti producendo target di tallio (Tl) elettroplaccati con supporto in argento per migliorare la stabilità termica del target, che consente correnti più elevate durante l'irradiazione. Abbiamo implementato un nuovo metodo di purificazione a due colonne che impiega la precipitazione selettiva di Tl (solo 203Pb) insieme all'estrazione e alla cromatografia a scambio anionico per eluire 203/212Pb ad elevata attività specifica e purezza chimica in un volume minimo di acido diluito, senza necessità di evaporazione. L'ottimizzazione del metodo di purificazione si è tradotta in miglioramenti nelle rese di radiomarcatura e nell'attività molare apparente dei chelanti del piombo TCMC (S-2-(4-Isothiocyanatobenzyl)-1,4,7,10-tetraaza-1,4,7,10-tetra( 2-carbamoilmetil)ciclododecano) e Crypt-OH, un derivato di un [2.2.2]-criptano.

Nel campo della medicina nucleare, i radiofarmaci teranostici (TRP), dove teranostico si riferisce alla combinazione di un agente terapeutico e diagnostico, consentono di condurre simultaneamente o in sequenza l'imaging diagnostico e la terapia per consentire lo sviluppo di metodi personalizzati guidati da immagini. piani di trattamento del cancro1. Nel complesso, l'obiettivo della teranostica è identificare l'opzione terapeutica più compatibile per i pazienti al fine di migliorare l'esito clinico1. I radiofarmaci a base di chelanti bifunzionali (BFC) per teranostici sono composti da un metallo radioattivo coordinato a un chelante bifunzionale collegato, tramite un linker, a un vettore di targeting biologico2,3. Il vettore cerca selettivamente e si lega a biomarcatori cellulari unici sulle cellule tumorali per fornire direttamente e selettivamente un carico utile radioattivo, compatibile con le tecniche di imaging o con la terapia dipendente dal tipo di decadimento radioattivo sottoposto al radiometallo, alle cellule tumorali2,3.

I recenti successi negli studi clinici con radiofarmaci marcati con isotopo terapeutico piombo-212 (212Pb) stanno suscitando un notevole interesse per il potenziale della coppia teranostica 203Pb/212Pb equivalente all'elemento come mezzo per sviluppare piani di trattamento del cancro personalizzati e guidati da immagini per i pazienti4. Il 203Pb è un isotopo diagnostico che decade tramite cattura di elettroni, rilasciando un fotone da 279 keV (81%) compatibile con la tomografia computerizzata a emissione di fotone singolo (SPECT)5. Il 212Pb funge da isotopo terapeutico in questa coppia. Nonostante il 212Pb sia un puro emettitore β, viene utilizzato per la terapia alfa mirata poiché agisce come un generatore in vivo delle sue figlie che emettono alfa 212Bi (t1/2 = 60,5 min, Eα avg = 6,2 MeV, 36%) e 212Po ( t1/2 = 0,3 μs, Eα avg = 8,9 MeV, Fig. 1)3,6. A causa della sua emivita più lunga rispetto ai suoi figli, l'uso del 212Pb consente un tempo di preparazione radiofarmaceutico maggiore.

Schema di decadimento di (A) 203Pb e (B) 212Pb.

Sebbene tutti i componenti dei radiofarmaci a base di BFC influenzino il successo dei TRP, l’importanza dell’attività specifica del radiometallo, che si riferisce alla quantità di attività misurata per unità di massa del composto, viene spesso trascurata7. Le impurità metalliche stabili (non radioattive) nella soluzione radiometallica possono interferire con la radiomarcatura e, a seconda della selettività del chelante, possono essere coordinate dal chelante. La competizione con il radiometallo può ridurre le rese radiochimiche (RCY) e quindi l'attività molare apparente (Am) del radiofarmaco. Un Am basso può influenzare la cinetica e l'assorbimento nel sito del tumore e può portare a una scarsa qualità della scansione o a un basso effetto terapeutico8. Pertanto, migliorare la purezza chimica della soluzione radiometallica, e quindi aumentare l'attività specifica, è fondamentale per il progresso dei TRP. Per gli isotopi prodotti dal ciclotrone, ad esempio il 203Pb, la principale impurità chimica è spesso il materiale target9, il che richiede una chimica di separazione efficace.