核医学在医疗保健中发挥着至关重要的作用，全世界每年执行的手术超过 4000 万例。这包括用于诊断的分子成像技术，以及治疗癌症等疾病的靶向疗法。所有这些程序都依赖于医用放射性核素——用于可视化或照射疾病目标的放射性元素。但核医学的持续进展受到此类放射性核素的有限获取，特别是将新的放射性核素引入临床的困难。
最近推出的欧洲医用放射性核素计划PRISMAP可能会改变这一切。PRISMAP 是一个由 23 个学术和研究机构组成的联盟，旨在为研究和医疗应用创造一个可持续的新型高纯度放射性核素来源。
塔米弗里曼与英国国家物理实验室 ( NPL ) 的高级研究科学家肖恩柯林斯讨论了 PRISMAP 以及该新计划可能对核医学产生的影响。
目前医院如何使用放射性核素?
在核医学中，放射性物质被引入患者体内，并根据它们所附着的载体分子，找到通往体内特定生物靶标的途径。医用放射性核素的特定用途取决于其物理特性，例如其放射性半衰期和它发出的辐射类型。
一些放射性核素，例如99m Tc 或18 F，会发射伽马射线，可以用外部探测器检测到这些射线，以可视化它们在体内的分布，如 SPECT 或 PET 成像中所采用的那样。其他的，例如223 Ra 或177 Lu，会发出 alpha 或 beta 粒子，将它们的能量沉积在局部区域(微米到几毫米)，例如细胞内或癌症转移。
制造医用放射性核素面临哪些挑战?
实验室合成了 3000 多种不同的放射性核素，但只有少数经常用于医疗程序，主要仅用于成像。放射性核素的范围受限于它们的放射性衰变特性以及以足够数量和所需纯度水平生产它们以确保患者安全的能力。
产生这些放射性核素有两种主要途径：核研究反应堆中的中子辐照，或粒子加速器的α或质子辐照。加速器的大小和能量决定了它可以产生哪些放射性核素。许多医院中的小型紧凑型机器制造了当今使用的放射性核素。然而，需要更高能量的机器来生产目前无法获得的新型放射性核素。
这些新型放射性核素的生产带来了新的挑战：共同产生的有害放射性可能会对患者产生不利影响，给医院造成废物管理困难或使医药产品不适合使用。特别是，作为同一元素同位素的副产物的存在一直是一个主要的绊脚石，因为它们无法通过放射化学技术去除。
PRISMAP 如何提供帮助?
PRISMAP 旨在生产、开发和传播一系列新型医用放射性核素。为实现这一目标，合作将包括生产这些放射性核素的核反应堆和中高能加速器，以及放射化学实验室和 CERN MEDICIS 质量分离设施。
PRISMAP 将推动通过放射化学进行高效纯化的新技术的开发。但最大的发展将是引入物理质量分离作为去除目标同位素中不需要的共同位素的标准技术。这种质量分离的引入将开辟以前无法获得的全新范围的放射性核素。
NPL在项目中的作用是什么?
在临床上使用任何放射性药物之前，必须确定其给药活性。这通常使用可追溯至国家计量机构的放射性核素校准器进行。放射性核素的主要活性标准与准确的核衰变数据测量相结合，为研究人员使用的数据提供了信心，从而巩固了其临床应用。NPL 将主导以贝克勒尔为单位定义每种放射性核素的活动，为生产者和研究人员提供重要的可追溯性链接。
许多被考虑的放射性核素自 1960 年代以来就没有被调查过，潜在的核衰变数据是有问题的。NPL 将利用其计量专业知识，以高精度和精确度帮助确定放射性衰变的基本常数。这将确保对用于各个研究领域的核衰变数据的信心。NPL 还将开发放射化学技术来分离和纯化 PRISMAP 生产的新型放射性药物。
为什么需要新的医用放射性核素?
对新型放射性核素的研究将带来额外的治疗可能性并改善患者的预后。一个例子是靶向放射性核素治疗，这是癌症治疗的一个越来越受关注的领域，正在不断寻找可以使用的新放射性核素。一些估计预测，到 2028 年，这个市场将增长到 138 亿美元。
治疗诊断技术的发展也引起了极大的兴趣，其中使用相同的靶向载体来提供诊断性和治疗性放射性核素。这将通过定量成像实现个性化治疗。PRISMAP 目前正在研究用于此类治疗诊断应用的独特铽四重奏组 - 149 Tb、152 Tb、155 Tb、161 Tb。152 Tb 和155 Tb 可分别用于 PET 和 SPECT 成像，而149 Tb 和161 Tb 将提供治疗成分，149 Tb 发射 α 粒子，161Tb 发射相对高比例的转换电子和俄歇电子。
PRISMAP 会产生哪些其他放射性核素?
PRISMAP 将专注于被确定为具有巨大医疗应用潜力的新型放射性核素，但由于难以获得研究级材料而阻碍了开发。重要的是，从项目的第一天起，PRISMAP 就能够为研究人员提供获取广泛范围的放射性核素的途径。
除了铽四重奏，新的放射性核素将包括67 Cu、169 Er 和225 Ac。α 发射体225 Ac 尤其重要，因为越来越多的研究表明其具有靶向癌症治疗的潜力。这种放射性核素特别罕见，最纯净的材料来自于从229 Th 发生器中分离225 Ac 。但是全世界没有足够的纯229 Th 来为研究人员提供足够的材料，而且它不会以商业规模获得。使用高能质子加速器生产225交流已被证明是这个问题的解决方案。PRISMAP 将利用其遍布欧洲的加速器网络，旨在让研究人员轻松获得这种令人兴奋的放射性核素。
PRISMAP 将如何提供这种访问权限?
在早期生物医学研究阶段获得放射性核素是开发新型放射性药物的主要障碍之一。PRISMAP 将通过提供对高纯度放射性核素的访问来实现这一发展阶段。我们正在我们的网站上建立一个展示生产和支持能力的访问平台。任何感兴趣的一方都可以申请使用放射性核素，并在必要时申请使用我们的生物医学设施互补网络，这些设施将在生产点附近接待外部研究人员。第一次征集将于 2021 年底前启动，用于第一季度的申请。
最终，PRISMAP 取得的进步将如何 帮助癌症患者?
欧盟委员会已通过今年早些时候公布的欧洲战胜癌症计划和SAMIRA 行动计划表达了其应对癌症的承诺，其中包括建立欧洲放射性同位素谷倡议。除了使用创新的生产技术和新的纯化方法扩大新型放射性核素的生产之外，PRISMAP 还将支持新疗法的概念验证研究，从试验台到患者护理，直接为这一欧洲范围的计划提供支持。
