Za kilka lat w walce z nowotworami wątroby mogą znaleźć zastosowanie mikrosfery żelowe z tlenku itru, wytwarzane w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. W badaniach nad ich wykorzystaniem do tego celu biorą udział także naukowcy z Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej, Wojskowego Instytutu Medycyny w Warszawie oraz Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego.
Złośliwe nowotwory wątroby są groźnymi chorobami o wysokiej śmiertelności. Jedną z obiecujących metod ich leczenia jest zabieg radioembolizacji. W jego trakcie w obręb tkanki nowotworowej wprowadza się miliony radioaktywnych mikrosfer. 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 w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Radioembolizacja polega na podaniu do starannie wybranych naczyń krwionośnych prowadzących do tkanki nowotworowej milionów mikrosfer o odpowiedniej średnicy i aktywności. Gdy mikrosfery utykają w zwężających się tętnicach, odcinają guz od dopływu substancji odżywczych. Jednocześnie ich promieniowanie przez ściśle określony czas działa zabójczo na wrażliwe komórki nowotworowe w najbliższym otoczeniu.
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 3 milimetrów – tłumaczy kierownik projektu dr hab. inż. Edward Iller z należącego do NCBJ Ośrodka Radioizotopów POLATOM.
Nowe mikroziarna o kształtach sferycznych 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 mgr inż. Maciej Maciak z Zakładu Metrologii Radiologicznej i Fizyki Biomedycznej NCBJ.
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 celu obliczenia dawek pochłoniętego promieniowania skonstruowano odpowiedni model teoretyczny i przeprowadzono szereg symulacji komputerowych z użyciem metody Monte Carlo.
W raportowanej 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, opublikowane w Radiation Physics and Chemistry potwierdzają, że nowe mikrosfery z tlenkiem itru są obiecującą alternatywą dla współcześnie dostępnych środków komercyjnych i kwalifikują się do dalszych badań biologicznych i przedklinicznych. 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.
MK, źródło: NCBJ