Základy radiofarmacie

Základy radiofarmacie

• Radiofarmacie se zabývá přípravou radioaktivních farmak používaných k diagnostice a léčbě v nukleární medicíně.
• Zahrnuje přípravu radiofarmak, kontrolu kvality, skladování a zacházení s radioaktivním materiálem a odpadem.
• Radiofarmaka (RF) jsou radioaktivní látky, každé vyšetření musí být lékařsky odůvodněné. Cílem je minimalizace toxicity pro pacienta při zachování dostatečné dávky pro vyšetření.

Charakteristika radiofarmak

• RF jsou definovány jako radioaktivní sloučeniny užívané pro diagnostiku nebo terapii lidských chorob.
• Obvykle obsahují radionuklid a neradioaktivní složku, někdy jen radionuklid.
• Neradioaktivní složka určuje chování radiofarmaka v organismu.
• Většina RF se užívá pro diagnostické účely, obsahuje velmi nízké množství látek, nepůsobí farmakologicky, podává se jednorázově a obsahuje radioaktivní složku.

Radionuklidy v radiofarmacii

• V nukleární medicíně se využívají otevřené a uzavřené zářiče.
• Otevřené zářiče se používají pro diagnostiku a léčbu radiofarmaky (roztoky, suspenze, aerosoly, plyny).
• Uzavřené zářiče se používají pro radioterapii onkologických onemocnění (pevné obaly).
  • Např. ⁶⁰Co a ¹³⁷Cs.

Diagnostická RF

• Slouží k vyšetření tkání, orgánů a funkcí lidského organismu pomocí radionuklidů s optimálním chováním.
• Některé se používají in vitro.
• Obsahují gama-zářiče nebo pozitronové zářiče (pronikavé, detekovatelné mimotělně).
• Zobrazují se pomocí gama-zářičů a pozitronových zářičů.
• Energie emitovaného záření je vhodná pro detekci v rozmezí 100-200 keV.
• Mají dostatečně dlouhý poločas přeměny pro přípravu a aplikaci RF.
• Nemají nadměrně dlouhý poločas, aby minimalizovaly vystavení pacienta radioaktivitě.

Terapeutická RF

• Určena k léčbě vybraných onemocnění.
• Obsahují beta (alfa)-zářiče s malým dosahem, jejichž energie se absorbuje v cílové tkáni.
• Charakteristický je vysoký lineární přenos energie pro cílovou tkáň či orgán (vysoká cytotoxicita).
• Gama-záření lze použít pro diagnostiku.
• Dostatečně dlouhý poločas přeměny pro dodání maxima radiace do cílové tkáně.

Zdroje radionuklidů

• Uměle připravené radionuklidy mohou být primární nebo sekundární.
• Mezi zdroje patří jaderné reaktory, urychlovače částic (cyklotrony) a generátory.

Příprava v jaderných reaktorech

• Terčový materiál (²³⁵U, ²³⁹Pu) je ozařován neutrony za účelem štěpení těžkých jader na menší (⁹⁹Mo, ¹³¹I, ⁵¹Cr, ³²P).
• Alternativně, lehčí jádra jsou bombardována pomalými neutrony za účelem záchytu neutronu.
  • ⁹⁸Mo + n → ⁹⁹Mo + γ.
• Chemická izolace radionuklidů probíhá z vyhořelých tyčí reaktoru (štěpné produkty ²³⁵U).

Příprava v cyklotronech

• Dochází k bombardování stabilních jader látek je bombardováno těžkými částicemi s nábojem (protony, deuterony, alfa-částice).
• Bombardující částice jsou urychlovány na spirálovité dráze pomocí elektromagnetického pole (E nutná pro překonání bariéry kolem jádra).
• Produkují se 201TI, 67Ga, 111ln, 81Rb, pozitronových zářičů (18F, 11C, 150, 13N).
• Používají se radioizotopy s krátkým poločasem (např. u 150 2 min).
• Výroba v cyklotronech je ekonomicky náročnější.

Příprava s pomocí generátorů

• Nepřímá produkce probíhá samovolnou přeměnou mateřského radionuklidu na dceřinný.
• Generátor obsahuje kolonu s adsorbovaným mateřským radionuklidem.
• Přeměna probíhá, dokud není dosaženo rovnováhy.
• Eluce probíhá z kolony pomocí vhodného elučního činidla.
• Generátor musí být sterilní a apyrogenní.
• Dceřinný radionuklid se rozpadá na dlouhodobý nebo neradioaktivní nuklid.

⁹⁹Mo-⁹⁹mTc generátor

• Přeměňuje ⁹⁹Mo na nestabilní (metastabilní) ⁹⁹mTc (gama zářič).
• Obsahuje kolonu naplněnou oxidem hlinitým s adsorbovaným molybdenanem.
• Přeměna probíhá, dokud není dosaženo rovnováhy.
• Vymývá se pomocí fyziologického roztoku.
• ⁹⁹mTc se přeměňuje na ⁹⁹Tc (poločas přeměny 2,1.10⁵ let) a poté na stabilní ⁹⁹Ru.

Biologické chování radiofarmak

• Po intravenózní aplikaci (výjimečně perorálně nebo inhalačně) je chování RF určeno distribucí, biotransformací a exkrecí. Důležitá je rezidenční doba v orgánu.
• Podle rezidenčního času rozlišujeme RF s dlouhým a krátkým rezidenčním časem.
  • Např. ⁹⁹mTc-MDP, ⁹⁹mTc-HMPAO (dlouhý) a ⁹⁹mTc-MAG3 (krátký).

Parametry farmakokinetiky RF v organismu

• Určovány z časového průběhu radioaktivity v daném orgánu.
• Ovlivněny extrakcí tkáněmi a mírou vylučování exkrečními orgány.
• Pokles hladin po podání má exponenciální průběh.
• Konstanty:
  • Konstanta eliminace: λb = In2/T1/2
  • Biologický poločas = doba poklesu koncentrace na polovinu
  • Přeměnová konstanta = λf
  • Efektivní konstanta eliminace – bere v úvahu i fyzikální poločas radionuklidu: λef = λb + λf

Příklady mechanismů kumulace RF v orgánech

• Aktivní transport: Vychytávání radioaktivního jodidu ve štítné žláze.
• Mikroembolizace: Vychytávání makroagregátů ⁹⁹mTc-albuminu v kapilárách plic.
• Fagocytóza: Vychytávání ⁹⁹mTc-koloidů cínu v RES.
• Vazba na specifické receptory: Např. na receptory pro somatostatin.
• Vazba na specifické antigeny: Např. specifické MAb na granulocyty.

Příprava RF v nemocnicích

• Ze zásobních roztoků ředěním roztoků iontů radionuklidů (¹³¹I⁻, ²⁰¹Tl⁺, ¹¹¹In³⁺).
• Z komerčních (neradioaktivních) kitů přidáním radionuklidu (hlavně ⁹⁹mTc) k neaktivní složce kitu.
• Značení biologického materiálu od pacientů, po značení aplikace zpět pacientům (In-leukocytů).

Kontrola kvality radiofarmak

• Provádí se při přípravě z kitů přidáním radionuklidu, nutná je kontrola kvality produktu vedle kontroly výchozích ingrediencí.
• Kromě testů jako u jiných léčiv se navíc provádí stanovení aktivity, radiochemické čistoty a radionuklidové čistoty.
  • Stanovení aktivity přípravku
    • Použití měřiče aktivity, který je vybaven studnovou ionizační komorou.
    • Před každým měřením je nutno kontrolovat reprodukovatelnost měření pomocí standardu s dlouhodobým zářičem (²²⁶Ra, ¹³⁷Cs).
  • Stanovení radiochemické čistoty
    • Frakce radioaktivity v RF v žádoucí chemické formě.
    • Je stanovená frakce radioaktivity v RF, která reálně poskytuje terapeutický účinek.
    • Nečistoty mohou snižovat kvalitu zobrazení nebo zvyšovat zátěž jiných tkání.
    • Stanovuje se pomocí planární chromatografie (TLC).
    • Musí být splněny předepsané limity.
    • Prováděna po každé přípravě.
  • Stanovení radionuklidové čistoty
    • Frakce celkové radioaktivity ve formě žádoucího radionuklidu (např. ⁹⁹Mo v ⁹⁹mTc).
    • Zpravidla požadavek nad 99%.
    • Stanovení probíhá pomocí analýzy energetického spektra záření emitovaného radiofarmakem.
• Další testy kvality radiofarmak:
  • Biologické testy (test na sterilitu – mikrobiologické testování, zkoušky na pyrogeny – test na králících, LAL test, testy toxicity – ověření neradioaktivní substance, ověření biologické distribuce – sledování u zvířat in vivo).
  • Fyzikálně-chemické testy (vzhled – vizuální kontrola (částice, změny barvy), kontrola velikosti částic – mikroskopie u koloidů (< 150 µm), pH).

Zásady přípravy RF na odděleních NM

• Příprava dle zásad pro přípravu léčiv, avšak s některými zvláštnostmi (jiné uspořádání výrobních prostorů, odlišné pracovní postupy a odlišnost v dokumentační činnosti).
• Příprava RF dle zásad Správné lékarenské praxe (přiměřeně uplatňovaných).
• Povolení SÚJB pro práci s radioaktivními zářiči.
• Příprava radiofarmak dle souhrnu údajů o přípravku u HVP, SOP a zvláštních předpisů („atomový zákon").
• Před vydáním připraveného radiofarmaka musí být ověřena jeho jakost.
• Používat se musí přístroje a zařízení, jejichž způsobilost k měření byla ověřena.
• Pracoviště musí být monitorováno – průběžně, po práci.
• Vnitřní obal připravených radiofarmak se před vydáním označí štítkem:
  • název, chemický symbol radionuklidu, objem, celková radioaktivita, jméno připravujícího, datum a čas přípravy.
• K připravenému radiofarmaku se připojuje průvodní list:
  • způsob podání, jméno a příjmení osoby, která provedla kontrolu připraveného radiofarmaka.

Využití RF v diagnostice

• Radiofarmaka se využívají v diagnostice kardiovaskulárního systému, infekcí a zánětů, onkologie, vyšetření ledvin, GIT, nervového systému, plic a skeletu.

Ad 1. Kardiovaskulární systém

• Stanovení funkce srdečních komor (kontrastní zobrazení krevního řečiště (⁹⁹mTc-erytrocyty, ⁹⁹mTc-albumin)).
• Zobrazení perfúze myokardu (jednomocné kationty s vysokou extrakcí ve viabilním myokardu (²⁰¹TlCl, ⁹⁹mTc-sestamibi)).
• Zobrazení metabolismu myokardu (uptake a fosforylace glukózy (¹⁸F-deoxyglukóza)).
• Zobrazení nekrózy (vazba na mitochondrie ischemických buněk myokardu (⁹⁹mTc-pyrofosfát)).

Ad 2. Infekce a zánět

• Princip zobrazení: lokálně zvýšená permeabilita, zvýšená diapedéza a chemotaxe leukocytů.
  • značené látky s vysokou extravazací v místě zánětu (např. ⁶⁷Ga-citrát).
  • ¹¹¹In-značené leukocyty, ⁹⁹mTc-značené protilátky proti granulocytům.

Ad 3. Onkologie

• Diagnostika nádorových onemocnění, plánování léčby a hodnocení odpovědi na léčbu.
  • Zobrazení lézí štítné žlázy (jód-131, ⁹⁹mTc-technecistan).
  • Zobrazení kostních lézí (⁹⁹mTc-difosfonáty).
  • Lokalizace nádorů pomocí metabolických substrátů (¹⁸F-deoxyglukóza).
  • Nespecifické zobrazení pomocí Ga a Tl (⁶⁷Ga-citrát, ²⁰¹TICl).
  • Zobrazení nádorů nadledvin ([¹²³I]-m-jodbenzylguanidin).
  • Zobrazení pomocí MoAb: např. myší MoAb značená ¹¹¹In proti GP antigenu TAG-72 na kolorektálních a ovariálních karcinomech.
  • Zobrazení pomocí receptorově specifických peptidů (peptidy s afinitou k somatostatinovým receptorům (analogy somatostatinu). diagnostická scintigrafie gastro-entero-pankreatických neuroendokrinních nádorů s vyšší hustotou SS-receptorů (¹¹¹In-pentetreotid)). - scintigrafické zobrazení tumorů plic (⁹⁹mTc-depreotid).

Ad 4. Vyšetření ledvin

• Stanovení průtoku krve ledvinami.
• Zobrazení ledvin pro diagnostiku abnormalit.
• Lokalizace ložiskových změn v ledvinné tkáni.
• Použití látek s výlučnou exkrecí ledvinami:
  • glomelurální filtrace (⁹⁹mTc-DTPA).
  • vysoká tubulární sekrece (⁹⁹mTc-MAG3).
  • retence v parenchymu ledvin (⁹⁹mTc-dimerkaptojantarová kyselina = ⁹⁹mTc-DMSA).

Ad 5. GIT

• Vyšetření jater a žlučových cest (obstrukce, cholecystitida) deriváty iminodioctové kyseliny (např. ⁹⁹mTc-HIBIDA) i.v..
• Scintigrafie jícnu a žaludku (vyšetření refluxu) (např. ⁹⁹mTc-DTPA p.o.).
• Dechový test pro stanovení přítomnosti H. pylori ([¹⁴C]-močovina).
• Scintigrafie RES jater (cirhóza, tumory, hepatitida) (⁹⁹mTc-koloidy i.v.).

Ad 6. Nervový systém

• Vyšetření prokrvení mozku (indikace organického poškození mozku – mozkové příhody, epilepsie, demence).
  • ⁹⁹mTc-hexametyl-propylenamin oxim (HMPAO).
• Hodnocení metabolického stavu mozku. - ¹⁸F-deoxyglukóza.
• Zobrazení likvorových prostorů v mozku - intratekální podání ¹¹¹In-DTPA.
• Hodnocení ztráty dominergních neuronů . - ¹²³l-joflupan.

Ad 7. Vyšetření plic

• Vyšetření plicní ventilace - inhalace plynu (kryptonu-81m) nebo aerosolu (⁹⁹mTc-DTPA).
• Zobrazení plicní perfúze - ⁹⁹mTc-makroagregáty lidského albuminu (10-100 μm).
• Zobrazení nádorů plic - ⁹⁹mTc-depreotid.

Ad 8. Vyšetření skeletu

• primárních i sekundárních nádorů, zánětů, degenerativních změn, zlomenin
• Látky s afinitou k hydroxyapatitu kostní tkáně (např. ⁹⁹mTc-metylendifosfonát).

Využití RF v terapii

• Princip: radiotoxické poškození nebo zničení buněk.
• Použití beta- nebo smíšených beta/gama-zářičů: ¹³¹I, ³²P, ⁸⁹Sr, ¹⁸⁶Re, ⁹⁰Y, ¹⁵³Sm
• Léčba nemocí štítné žlázy (karcinom, hypertyreóza) - selektivně vychytávaný jód-131.
• Léčba revmatických artritid. ([⁹⁰Y]-koloid; [¹⁶⁹Er]citrát-koloidní; [¹⁸⁶Re]-sirník rhenistý) - intraartikulárně.
• Paliativní léčba kostních metastáz. [⁸⁹Sr]-chlorid strontnatý.
• kumulace v místech s vyšším kostním metabolismem (metastázy)

Využití MoAb v radioterapii

• Radiační účinek radionuklidu.
• Přímé cytotoxické působení.
• Aktivace nespecifických imunitních mechanismů.
• Blokace membránových receptorů pro růst buněk.
• Indukce apoptózy.
• Příklad: radioimunoterapie non-Hodgkinova lymfomu myší IgG proti antigenu CD20 B-lymfocytů ⁹⁰Y-ibritumomab tiuxetan (ZEVALIN®).

Nová léčiva

• Radioterapie karcinomu prostaty: ¹⁷⁷Lu-vipivotid tetraxetan (PLUVICTO®) - vazba na prostatický specifický membránový antigen (PSMA) s vysokou expresí v cílovém nádoru, léčba rezistentního metastazujícího karcinomu.
• Radioterapie gastroenteropankreatických neuroendokrinních (GEP-NET) nádorů: ¹⁷⁷Lu-oxodotreotid (LUTATHERA®) - vazba na somatostatinové receptory (SST2) s expresí v cílové tkáni

Přehled předpisů upravujících přípravu a používání radiofarmak

• Základní předpisy a pravidla pro přípravu a použití RF. Systém dokumentace na odděleních nukleární medicíny.
• Obecné předpisy: Zákon o léčivech č. 378/2007 Sb., předpisy pro správnou laboratorní, výrobní a klinickou praxi.
• Specifické předpisy:
  • Zákon č. 263/2016 o mírovém využívání jaderné energie (,,atomový zákon“).
  • Vyhláška č. 422/2016 Sb. o radiační ochraně a zabezpečení radionuklidového zdroje. Vyhláška č. 409/2016 o činnostech zvláště důležitých z hlediska jaderné bezpečnosti a radiační ochrany, zvláštní odborné způsobilosti a přípravě osoby zajišťující radiační ochranu registranta. -Vyhláška č. 359/2016 Sb., o podrobnostech k zajištění zvládání radiační mimořádné události.
• Použití pouze registrovaných radiofarmak SÚKL povolení pro klinické zkoušení a pro registraci radiofarmaka. SÚJB vydává vyjádření k registraci; kontroluje radiační ochranu.

Požadavky na pracoviště

• Nároky na stavební uspořádání a vybavení(stínící vrstvy, povrchy prac. ploch...).
• Vymezení kontrolovaného pásma(soustavný dohled, zákaz vstupu těhotným...),Oddělené zachycování vod.
• Pravidlené zkoušky měřicích přístrojů a zařízení.
• Kategorizace pracovišť (dle činnosti se zářícími látkami).

Kontrolované pásmo

• V místnostech se zářiči..smí zde pracovat jen pracovníci kategorie A, evidence vstupu, svlékání a převlékání, k dispozici vymírací místnost.

Požadavky na pracovníky

- Ověřená způsobilost (dle pozice: vzdělání, praxe, školení, zkoušky...).Ustanovení dohlížejícího pracovníka (s VŠ a vzděláním pro práci s léčivy)..lékařský dohled (vstupní a periodické prohlídiky..)

Radiační ochrana

• Cíl RO: Minimalizovat radiační zátěž pracovníků a pacientů
• Principy činnosti vedoucí k ozáření:
  • zdůvodnění, optimalizace co se týče ozáření, nepřekročení limitů (neplatí pro lékařské ozáření)

Ochrana pro pracovníky

• Ochrana vzdálenostií (z dálky používat nástroje..), Ochrana časem (minimalizovat čas..),Ochrana stíněním(olovnatá skla..),Ochrana personálu (pláště, zástěry, pinzety..), práce je prováděna v kontejneru popř. digestoři.

Ochrana pro pacienty

• Vybírat voodné vyšetření a dávku radiofarmak, urychlovat vyloučení z těla, blokovat štítnou žlázu, diagnostická referenční úroveň
• kvalitní zobrazovací zařízení, omezit vyšetření jak je to jen možné., kontorla aktivity.

Monitorování pro pracoviště NM

• Osobní dozimetrie -> Filmové dozimetry,každý měsíc se vyhodnocuje, limit je 20mSV.
• Měření povrchového znečištění (dozimetry..), Monitorování ovzduší (měření aktivit filtrů),
• Monitorování výpusti (uvolňování do ŽP -> jen s odsouhlasením)

Dokumentace na nukleárním pracovišti

• Dokumentuje se kdo, co, jak, kdy a kde dokumentuje, evidence musí být.
  • Přijmy přípravků
  • Přpravy jednotlivých léčiv
  • Kontrolu preparátů
  • Kontrolu kvalitiy radioframak
  • O vydeji radioframak
• Stanrdní operační postupy jsou klíčové
• Udržování evidencí