Onderzoekers van Kanazawa University rapporteren in ACS Omega een veelbelovende combinatie van radio-isotoopdragende moleculen voor gebruik in radiotheranostica - een benadering voor diagnose en behandeling gebaseerd op de combinatie van medische beeldvorming en interne bestralingstherapie met radioactieve elementen.

Radio-isotopen, atomen die radioactiviteit vertonen, kan worden gebruikt voor het diagnosticeren en behandelen van kanker. Voor diagnose, radio-isotopen die gammastraling uitzenden worden gebruikt vanwege hun doordringend vermogen, terwijl voor behandeling, isotopen die alfadeeltjes uitzenden, bètadeeltjes, of soortgelijke cytotoxische straling worden gebruikt. Cytotoxiciteit verwijst naar het vermogen om cellen te doden of te beschadigen; in dit geval, kankercellen.

In recente jaren, een benadering die therapie en diagnose combineert op basis van radio-isotopen, radiotherapie genoemd, tractie heeft gekregen. De kerngedachte is dat zowel de diagnostische als de therapeutische isotoop aan een tumor kan worden afgeleverd door deze aan hetzelfde dragermolecuul te hechten. Nutsvoorzieningen, Kazuma Ogawa van de Kanazawa University en collega's hebben een radiotheranostisch systeem gesynthetiseerd met astatine (At-211) als de alfadeeltjeszender en jodium (I-123) als de bron van gammastraling.

Een paar molecuultypes kunnen als radio-isotoopdragers worden gebruikt. Ogawa en collega's gebruikten een peptide (een biomolecuul bestaande uit een keten van aminozuren) als drager voor zowel de astatine als de jodiumisotoop. specifiek, ze werkten met een peptide dat de zogenaamde RGD-sequentie van aminozuren bevat. Het RGD-motief speelt een belangrijke rol bij celmembraanbinding; zijn cel-adhesieve activiteit maakt het een goede component voor het ontwerpen van moleculen voor het richten van tumoren.

De theranostische dragermoleculen werden gesynthetiseerd door een reeks chemische reacties, de laatste stap is een halogenering - de vervanging van een bepaalde moleculaire component door een halogeen. (Zowel astatine als jodium zijn halogenen, met vergelijkbare chemische eigenschappen.)

Na de succesvolle synthese van de At-211- en I-125-dragermoleculen, de onderzoekers testten hun gedrag in vivo. Ze injecteerden de twee verbindingen tegelijkertijd in tumordragende muizen, en keek naar de biodistributie van de radioactieve isotopen - dat wil zeggen, in welke delen van het lichaam ze voorkomen, en hoe overvloedig. De belangrijkste bevinding was dat de At-211- en I-125-gelabelde RGD-peptiden biodistributies vertoonden die erg op elkaar leken, met een hoge accumulatie in de tumor - een voorwaarde om als een theranostisch systeem te kunnen werken. (Een andere jodiumisotoop, ik-123, is naar verwachting de diagnostische radio-isotoop, maar I-125 heeft een veel langere halfwaardetijd, waardoor het gemakkelijker is om mee te werken in de huidige experimenten.)

Het werk van Ogawa en collega's is een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van radiotherapie. De wetenschappers citeren:"Deze methode zou van toepassing kunnen zijn op andere peptiden die direct op kanker zijn gericht. Bovendien, toekomstige inspanningen moeten gericht zijn op de toepassing van andere radiohalogenen ... als positronemitters voor PET [positron-elektrontomografie] beeldvorming ... "