Vandaag, de nieuwe CERN-MEDICIS-faciliteit heeft voor het eerst radio-isotopen voor medisch onderzoek geproduceerd. MEDICIS (Medical Isotopes Collected from ISOLDE) heeft tot doel een breed scala aan radio-isotopen, waarvan sommige alleen bij CERN kunnen worden geproduceerd dankzij de unieke ISOLDE-faciliteit. Deze radio-isotopen zijn voornamelijk bestemd voor ziekenhuizen en onderzoekscentra in Zwitserland en in heel Europa. Er zijn de laatste tijd grote vorderingen gemaakt bij het gebruik van radio-isotopen voor diagnose en behandeling, en MEDICIS zal onderzoekers in staat stellen om onconventionele radio-isotopen te bedenken en te testen met het oog op de ontwikkeling van nieuwe benaderingen om kanker te bestrijden.

"Radio-isotopen worden in de precisiegeneeskunde gebruikt om kanker te diagnosticeren, evenals andere ziekten zoals hartonregelmatigheden, en om zeer kleine stralingsdoses precies daar toe te dienen waar ze nodig zijn om te voorkomen dat het omliggende gezonde weefsel wordt vernietigd, " zei Thierry Stora, MEDICIS-projectcoördinator. "Met de start van MEDICIS, we kunnen nu onconventionele isotopen produceren en helpen het scala aan toepassingen uit te breiden."

Een scheikundig element kan in meerdere varianten of isotopen voorkomen, afhankelijk van het aantal neutronen dat de kern heeft. Sommige isotopen zijn van nature radioactief en staan ​​bekend als radio-isotopen. Ze zijn bijna overal te vinden, bijvoorbeeld in rotsen of zelfs in drinkwater. Andere radio-isotopen zijn van nature niet beschikbaar, maar kan worden geproduceerd met behulp van deeltjesversnellers. MEDICIS gebruikt een protonenbundel van ISOLDE – de Isotope Mass Separator Online-faciliteit bij CERN – om radio-isotopen te produceren voor medisch onderzoek. De eerste geproduceerde batch was Terbium ¹⁵⁵ Tb, die wordt beschouwd als een veelbelovende radio-isotoop voor de diagnose van prostaatkanker, zoals de eerste resultaten onlangs hebben aangetoond.

Innovatieve ideeën en technologieën uit de natuurkunde hebben de afgelopen 100 jaar bijgedragen aan grote vooruitgang op het gebied van geneeskunde, sinds de komst van op straling gebaseerde medische diagnose en behandeling en na de ontdekking van röntgenstralen en radioactiviteit. Radio-isotopen worden dus al op grote schaal gebruikt door de medische gemeenschap voor beeldvorming, diagnose en radiotherapie. Echter, veel isotopen die momenteel worden gebruikt, combineren niet de meest geschikte fysische en chemische eigenschappen en, in sommige gevallen, een ander type straling zou beter geschikt kunnen zijn. MEDICIS kan helpen bij het zoeken naar radio-isotopen met de juiste eigenschappen om de precisie voor zowel beeldvorming als behandeling te verbeteren.

"CERN-MEDICIS laat opnieuw zien hoe CERN-technologieën de samenleving ten goede kunnen komen buiten het gebruik ervan voor ons fundamenteel onderzoek. Met zijn unieke faciliteiten en expertise, CERN zet zich in om de impact van CERN-technologieën in ons dagelijks leven te maximaliseren, " zei CERN's directeur voor versnellers en technologie, Frederik Bordry.

Bij ISOLDE, de hoge intensiteit protonenbundel van CERN's Proton Synchrotron Booster (PSB) wordt gericht op speciaal ontwikkelde dikke doelen, waardoor een grote verscheidenheid aan atoomfragmenten ontstaat. Er worden verschillende apparaten gebruikt om te ioniseren, kernen extraheren en scheiden op basis van hun massa, het vormen van een lage-energiestraal die wordt geleverd aan verschillende experimentele stations. MEDICIS werkt door een tweede doelwit achter dat van ISOLDE te plaatsen. Zodra de isotopen zijn geproduceerd op het MEDICIS-doel, een geautomatiseerde transportband brengt ze naar de MEDICIS-faciliteit, waar de radio-isotopen van belang worden geëxtraheerd door middel van massascheiding en geïmplanteerd in een metaalfolie. Ze worden vervolgens geleverd aan onderzoeksfaciliteiten, waaronder het Paul Scherrer Institut (PSI), het Universitair Ziekenhuis van Vaud (CHUV) en de Universitaire Ziekenhuizen van Genève (HUG).

Eenmaal bij de inrichting, onderzoekers lossen de isotoop op en hechten deze aan een molecuul, zoals een eiwit of suiker, gekozen om zich precies op de tumor te richten. Dit maakt de isotoop injecteerbaar, en het molecuul kan dan hechten aan de tumor of het orgaan dat moet worden afgebeeld of behandeld.

ISOLDE draait al 50 jaar, en 1300 isotopen van 73 chemicaliën zijn bij CERN geproduceerd voor onderzoek op vele gebieden, inclusief fundamenteel nucleair onderzoek, astrofysica en levenswetenschappen. Hoewel ISOLDE al isotopen produceert voor medisch onderzoek, de nieuwe MEDICIS-faciliteit zal het vanzelfsprekend mogelijk maken om radio-isotopen te leveren die voldoen aan de eisen van de medische onderzoeksgemeenschap.

CERN-MEDICIS is een inspanning onder leiding van CERN met bijdragen van het speciale Knowledge Transfer Fund, particuliere stichtingen en partnerinstituten. Het profiteert ook van een Marie Skłodowska-Curie-opleidingsbeurs van de Europese Commissie, die sinds 2014 helpt bij het vormgeven van een pan-Europese medische en wetenschappelijke samenwerking.