Ett team under ledning av kemisten Prof. Dr Peter Comba undersöker radioaktiva metallkomplex för användning vid diagnos och behandling av tumörer. I sina senaste studier vid Heidelbergs universitets Institute of Inorganic Chemistry, forskarna visade att utvecklingen av radiofarmaceutiska spårämnen baserade på indium och aktinium är mycket lovande för nya radiofarmaceutiska läkemedel. Resultaten från denna grundforskning kommer att användas i vidare studier med sikte på möjliga tillämpningar.

Det radiofarmaceutiska spårämnet använder en biologisk vektor för att lokalisera sjuk vävnad i organismen. Vektorn, såsom en peptid eller en antikropp, är märkt med ett radioaktivt element och administreras till patienten. Denna strålningsenhet ackumuleras vid sitt mål, och beroende på elementets sönderfallsprocess, strålningen kan göra tumörcellerna synliga eller förstöra dem. "En viktig fördel med denna metod är att den kan användas för att hitta individuella celler och på så sätt möjliggöra behandling av mycket små tumörer, " förklarar prof. Comba.

Radioaktiviteten i dessa läkemedel är så stark att endast mycket små koncentrationer behövs för att visualisera eller förstöra tumörer. Picomolära till nanomolära lösningar används. Koncentrationen av radioaktiva atomer i en sådan lösning är ungefär en miljon gånger mindre än koncentrationen av natriumjoner i blodet.

Enligt professor Comba, det finns många anledningar till att märka biologiska vektorer med radioaktiva metalljoner. Det finns ett brett utbud av tillgängliga element och isotoper med idealiska halveringstider, sönderfallsprocesser och energi för olika tillämpningar. Metalljonerna är bundna till organiska molekyler som kallas bifunktionella kelatorer (BFC). som i sin tur är fästa vid de tumörsökande biologiska vektorerna.

Snabbhet och effektivitet är viktiga för att märka spårämnena med radioaktiva metalljoner. Det måste också göras under fysiologiska förhållanden så att de biologiska vektorerna förblir oskadade. Det är dessutom avgörande att den radioaktiva atomen är starkt bunden till BFC. "Under inga omständigheter får det gå vilse på vägen till tumörcellen, " förklarar prof. Comba. "Eftersom radioaktiviteten sprids över hela kroppen, det skulle vara katastrofalt för skarpa bilder eller selektiv förstörelse av tumörceller."

Snabb märkning, en extremt liten koncentration och hög stabilitet är förhållanden som är mycket svåra att uppnå samtidigt. Vid utvecklingen av de speciella spårmolekylerna, Heidelberg-forskarna är fokuserade på BFC, vars struktur liknar den extremt stabila diamantgeometrin. Under de senaste åren, Prof. Combas team hade redan visat att dessa BFC är en extremt lovande plattform för att utveckla radiofarmaceutiska spårämnen med kopparjoner – i det här fallet koppar-64.

Ytterligare arbete syftade till att utöka tillämpningsspektrumet till andra radiometaller som är viktiga inom nuklearmedicin. Aktinium-225 isotopen är av särskilt intresse; tills nu, ingen BFC har visat sig tillräckligt stark. För sin doktorsavhandling, Dr Katharina Rück från Prof. Combas team koncentrerade sig på att syntetisera nya typer av bifunktionella kelatorer för radioaktiva metalljoner som aktinium-225. Dessa nya BFC:er studerades omfattande i samarbete med kollegor i Kanada, som också utförde de radiokemiska studierna.

Resultaten är ganska lovande med indium-111 för diagnos och actinium-225 för terapi, vilket innebär att samma spårämne men med olika metalljoner kan användas för både diagnos och terapi. Den nya BFC kommer nu att kopplas till biologiska vektorer och testas på djur.

Forskningsresultaten publicerades i Kemi – En europeisk tidskrift .