I dag, den nya CERN-MEDICIS-anläggningen har för första gången producerat radioisotoper för medicinsk forskning. MEDICIS (medicinska isotoper samlade från ISOLDE) syftar till att tillhandahålla ett brett utbud av radioisotoper, varav några kan endast tillverkas på CERN tack vare den unika ISOLDE-anläggningen. Dessa radioisotoper är främst avsedda för sjukhus och forskningscentra i Schweiz och över hela Europa. Stora framsteg har gjorts nyligen i användningen av radioisotoper för diagnos och behandling, och MEDICIS kommer att göra det möjligt för forskare att ta fram och testa okonventionella radioisotoper i syfte att utveckla nya metoder för att bekämpa cancer.

"Radioisotoper används i precisionsmedicin för att diagnostisera cancer, såväl som andra sjukdomar som hjärtfel, och att leverera mycket små stråldoser exakt där de behövs för att undvika att förstöra den omgivande friska vävnaden, sa Thierry Stora, MEDICIS projektkoordinator. "Med starten av MEDICIS, vi kan nu producera okonventionella isotoper och hjälpa till att utöka utbudet av applikationer."

Ett kemiskt grundämne kan finnas i flera varianter eller isotoper, beroende på hur många neutroner dess kärna har. Vissa isotoper är naturligt radioaktiva och kallas radioisotoper. De finns nästan överallt, till exempel i stenar eller till och med i dricksvatten. Andra radioisotoper är inte naturligt tillgängliga, men kan framställas med partikelacceleratorer. MEDICIS använder en protonstråle från ISOLDE – Isotope Mass Separator Online-anläggningen vid CERN – för att producera radioisotoper för medicinsk forskning. Den första satsen som producerades var Terbium ¹⁵⁵ Tb, som anses vara en lovande radioisotop för att diagnostisera prostatacancer, som tidiga resultat nyligen har visat.

Innovativa idéer och teknologier från fysiken har bidragit till stora framsteg inom medicinområdet under de senaste 100 åren, sedan tillkomsten av strålningsbaserad medicinsk diagnos och behandling och efter upptäckten av röntgenstrålar och radioaktivitet. Radioisotoper används därför redan i stor utsträckning av det medicinska samfundet för avbildning, diagnos och strålbehandling. Dock, många isotoper som för närvarande används kombinerar inte de mest lämpliga fysikaliska och kemiska egenskaperna och, i vissa fall, en annan typ av strålning skulle kunna vara bättre lämpad. MEDICIS kan hjälpa till att leta efter radioisotoper med rätt egenskaper för att öka precisionen för både avbildning och behandling.

"CERN-MEDICIS visar återigen hur CERN-teknologier kan gynna samhället utöver deras användning för vår grundforskning. Med sina unika faciliteter och expertis, CERN har åtagit sig att maximera effekten av CERN-teknologier i våra vardagliga liv, " sa CERN:s chef för acceleratorer och teknik, Frédérick Bordry.

På ISOLDE, den högintensiva protonstrålen från CERNs Proton Synchrotron Booster (PSB) riktas mot speciellt utvecklade tjocka mål, ger en stor variation av atomfragment. Olika enheter används för att jonisera, extrahera och separera kärnor efter deras massa, bildar en lågenergistråle som levereras till olika försöksstationer. MEDICIS fungerar genom att placera ett andra mål bakom ISOLDEs. När isotoperna väl har producerats vid MEDICIS-målet, ett automatiskt transportband bär dem till MEDICIS-anläggningen, där radioisotoperna av intresse extraheras genom massseparation och implanteras i en metallfolie. De levereras sedan till forskningsanläggningar inklusive Paul Scherrer Institut (PSI), universitetssjukhuset i Vaud (CHUV) och universitetssjukhusen i Genève (HUG).

Väl framme vid anläggningen, forskare löser isotopen och fäster den till en molekyl, som ett protein eller socker, valt att rikta in tumören exakt. Detta gör isotopen injicerbar, och molekylen kan sedan fästa vid tumören eller organet som behöver avbildas eller behandlas.

ISOLDE har funnits i 50 år, och 1300 isotoper från 73 kemikalier har producerats vid CERN för forskning inom många områden, inklusive grundläggande kärnforskning, astrofysik och livsvetenskap. Även om ISOLDE redan producerar isotoper för medicinsk forskning, den nya MEDICIS-anläggningen kommer att göra det möjligt för den att tillhandahålla radioisotoper som som en självklarhet uppfyller kraven från den medicinska forskarvärlden.

CERN-MEDICIS är en insats som leds av CERN med bidrag från dess dedikerade Knowledge Transfer Fund, privata stiftelser och partnerinstitut. Den får också ett Marie Skłodowska-Curie-utbildningsstipendium från Europeiska kommissionen, som har hjälpt till att forma ett pan-europeiskt medicinskt och vetenskapligt samarbete sedan 2014.