Nukleartherapie und molekulare Bildgebung werden in Spitälern in grossem Umfang für neue medizinische Verfahren eingesetzt. Sie können die Behandlungsergebnisse bei vielen Erkrankungen drastisch verbessern und ermöglichen insbesondere die Behandlung von streuenden Tumoren. Die eingeschränkte Verfügbarkeit von Radionukliden, die nicht kommerziell erhältlich sind, machte auch deren effektive Weiterentwicklung schwierig. Dies soll sich nun ändern.
In der Nuklearmedizin wird dem Patienten eine radioaktive Substanz verabreicht, die dann zu bestimmten biologischen Zielpunkten im Körper gelangt. Je nach den radioaktiven Eigenschaften des Radionuklids kann die Substanz Strahlung aussenden, die mit externen Detektoren nachgewiesen werden kann, um die Verteilung des betreffenden Nuklids sichtbar zu machen.
Es gibt hierzu unterschiedliche Möglichkeiten: Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie – Spect – oder Positronen-Emissions-Tomographie, kurz: PET. Alternativ kann die Substanz geladene Teilchen wie α- oder β-Teilchen aussenden, die ihre Energie lokal abgeben und dadurch nur Zellen in der Nähe zerstören, zum Beispiel zur Behandlung eines Krebses mit gezielter Radionuklidtherapie (TRNT).
Mangelware?
Von den mehr als 3000 verschiedenen Radionukliden, die Forschende im Labor synthetisiert haben, wird nur eine Handvoll regelmässig für medizinische Verfahren verwendet, hauptsächlich für die Bildgebung, obwohl das Interesse an TRNT in den letzten Jahren zugenommen hat. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Entwicklung neuartiger radio-medizinischer Produkte ist der Zugang zu Radionukliden während der Entwicklungs- und der frühen biomedizinischen Forschungsphasen. Im Rahmen vom europäischen Programm für medizinische Radionuklide Prisamp kann diese Entwicklungsphase durch den Zugang zu neuartigen Radionukliden von hoher Reinheit für die medizinische Forschung erleichtert werden.
Erzeugung von Radionukliden
Die radioaktiven Elemente, die in der Nuklearmedizin verwendet werden, sind in der Natur nicht vorhanden und müssen im Labor synthetisiert werden. Es gibt zwei Hauptwege: die Neutronenbestrahlung in einem Kernforschungsreaktor oder die Protonen-, Deuteronen- oder Alphabestrahlung mit einem Teilchenbeschleuniger. Die Grösse und die Energie des Teilchenbeschleunigers bestimmen, welches Radionuklid hergestellt werden kann: Kleine, kompakte Geräte stehen in vielen Spitälern zur Verfügung und ermöglichen den Zugang zu den heute verwendeten Radionukliden. Für die Erzeugung neuartiger Radionuklide, die derzeit nicht verfügbar sind, werden jedoch Geräte mit höherer Energie benötigt.
Aufreinigung von Radionukliden
Bei der Herstellung dieser neuartigen Radionuklide treten neue Herausforderungen auf: die gleichzeitige Produktion unerwünschter Radioaktivität, die die Qualität des Arzneimittels beeinträchtigt, nachteilige Auswirkungen auf den Patienten haben könnte und die Abfallentsorgung in Spitälern erschweren kann. Daher sind neuartige Reinigungstechniken erforderlich. Im Rahmen von Prisamp werden Verfahren entwickelt, die auf physikalischer Massentrennung und Radiochemie basieren, um eine hochreine Radionuklidproduktion zu erreichen, die für Arzneimittel geeignet ist.
Zugang und translationale Forschung
Um die laufende Forschung in ganz Europa und darüber hinaus zu unterstützen, wird Prisamp sofortigen Zugang zu neuen Radionukliden bieten. Über die Website wurde eine zentrale Zugangsplattform eingerichtet, auf der die Produktions- und Unterstützungsmöglichkeiten vorgestellt werden.
Ein Netz von weltweit führenden europäischen Einrichtungen, darunter Kernreaktoren, Mittel- und Hochenergiebeschleuniger sowie radiochemische Labors, wurde gebildet, um einen möglichst breiten Katalog von Radionukliden für die medizinische Forschung anzubieten. In der Cern-Medicis-Anlage steht eine Massentrennung zur Verfügung, die die physikalische Trennung von Isotopen eines Elements ermöglicht. Ergänzt wird dies durch ein Netz biomedizinischer Forschungseinrichtungen, die externe Forscher aufnehmen können, um ihre Forschung in der Nähe der Produktionsanlage durchzuführen, wenn die Radionuklide nicht für einen langen Transport zu ihrer Einrichtung geeignet sind oder wenn die europäische Zulassung für neuartige Radionuklide noch nicht erteilt wurde.
Der Zugang zu den Radionukliden und gegebenenfalls zu den ergänzenden biomedizinischen Einrichtungen kann über die Prisamp-Online-Plattform beantragt werden. Ein Auswahlgremium, das sich aus Fachpersonen auf den Gebieten der Radionuklidproduktion, der molekularen Bildgebung und der Radionuklidtherapie zusammensetzt, wird die besten Projekte unter den Bewerbern auswählen.
Ein Blick in die Zukunft
Auf dem sich schnell entwickelnden Gebiet der Nuklearmedizin ist Prisamp auch auf die Zukunft ausgerichtet. Die Europäische Kommission hat sich verpflichtet, die gesellschaftlichen Auswirkungen von Krebs durch den Plan «Europe’s Beating Cancer» und insbesondere durch den Anfang des Jahres vorgestellten Samira-Aktionsplan zu bekämpfen. Durch das Prisamp-Konsortium aus 23 akademischen und forschenden Einrichtungen in ganz Europa wird die Entwicklung hin zur Hochskalierung der Produktion dieser neuartigen Radionuklide in Form von neuartigen Produktionstechnologien, neuen Reinigungsmethoden und Proof-of-Concept-Untersuchungen erkundet. Sie sollen die Entwicklung neuer Behandlungen vom Prüfstand bis zur Patientenversorgung aufzeigen und direkt in diesen europaweiten Plan einfliessen.
Prisamp ist ein Konsortium, das eine Gemeinschaft von Forschenden in der Anfangsphase betreut. Durch die Zusammenarbeit zwischen Forschungsspitälern und Metrologie-Instituten werden neue Daten generiert und zusammengestellt, die eine sofortige und reibungslose Einführung der neuartigen Radionuklide in der Medizin ermöglichen. Alle neuen Erkenntnisse werden für die Erstellung von neuem Lehrmaterial für Fachleute in den verschiedenen Bereichen dieses multidisziplinären Gebiets sowie für die Ausbildung der nächsten Generation von Fachleuten und die Beratung der Europäischen Kommission zu diesen neuartigen Radionukliden verwendet.
Das Paul-Scherrer-Institut (PSI) ist einer der Hauptpartner des Prisamp-Konsortiums. Die Forschenden nutzen seine Grossforschungsanlagen Spallationsneutronenquelle Schweiz Sinq und Injektor 2 sowie die Bestrahlungsstation IP2, um Radionuklide für medizinische Zwecke herzustellen. Die Radionuklide sind an einen Molekülkomplex gekoppelt, docken selektiv an Tumorzellen im Körper an und können diese mit ihrer Teilchenstrahlung zerstören. Das Zentrum für Radiopharmazeutische Wissenschaften am PSI ist eine der wenigen Forschungsorganisationen in der Schweiz, die in der Lage ist, Radiopharmazeutika nicht nur für Forschungszwecke, sondern auch für klinische Versuche zu entwickeln.
Die nuklearmedizinische Forschung ist ein multidisziplinärer Ansatz, und um Fortschritte zu erzielen, müssen Brücken zwischen Physikern, Ingenieuren, Radiochemikern, anorganischen Chemikern, Strukturbiologen, Klinikern, Medizinphysikern, Dosimetrikern, Pharmakologen und Onkologen geschlagen werden.
