橡树岭国家实验室推进靶向阿尔法疗法研究:新型螯合剂有望兼容多种放射性同位素

橡树岭国家实验室(ORNL)表示,该机构在开发先进放射治疗的同时,也为相关研究与应用提供所需的放射性同位素。国家同位素开发中心主任Karen Sikes称,ORNL目前可向研究人员及其他用户提供300多种同位素。

据介绍,除镅-225外,医疗用途的放射性同位素还包括铅-212——一种体内阿尔法发射体发生器,正在开展临床试验,适应症涉及肝癌、前列腺癌、皮肤癌及其他癌症;以及镅-227,其衰变产物为阿尔法发射体镭-223。镭-223已被用于获批治疗骨转移性前列腺癌的药物Xofigo。

ORNL同位素科学与浓缩副实验室主任Jeremy Busby表示,ORNL在提供医疗用放射性同位素方面历史悠久,相关工作可追溯至1946年。他称,安全且成功地生产新一代医疗用放射性同位素需要时间、创新以及来自实验室多个部门的专业能力支撑,这些同位素已用于临床试验,并在部分治疗中获得应用。

在研发层面,ORNL放射性同位素研发部门负责人Sandra Davern介绍,实验室正推进两项研究计划以促进放射性同位素在癌症治疗中的应用。其中一项为ORNL实验室指导研究与开发计划下的“通过先进分子构建加速放射治疗”(ARM)。该计划聚焦于开发先进分子构建体,尤其是能够在温和且生理相关条件下,将放射性同位素标记到靶向分子上的螯合剂,以避免现有技术中高温加热对抗体等敏感生物分子造成损伤。

另一项为田纳西大学-橡树岭创新研究所内的融合研究计划“放射性药物治疗的发展与推进”(DART)。该计划汇集ORNL、田纳西大学及田纳西大学健康科学中心研究人员,开展为期五年的工作,重点关注“治疗诊断学”(theranostics),即将靶向阿尔法疗法与成像放射性同位素结合,实现疾病的同步诊断与治疗。

为推动治疗诊断学应用,研究人员还在设计可携带诊断性放射性同位素或阿尔法、贝塔发射性同位素的螯合剂与纳米颗粒。ORNL化学家Nikki Thiele与圣路易斯华盛顿大学、圣母大学以及加州大学圣克鲁兹分校的研究人员在相关方向取得进展。

该团队在《Chemical Science》发表论文,介绍一种名为PYTA的螯合剂。论文称,PYTA可结合至少四种相关放射性同位素,包括阿尔法发射体镅-225、贝塔发射体镥-177、用于单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像的铟-111,以及用于正电子发射断层扫描(PET)成像的钪-44。

Davern表示,相关研究将围绕放射性同位素及其所携带的各组成部分展开,包括靶向分子以及将各组分连接在一起的载体。她指出,团队正在研究可携带放射性同位素的新型螯合剂,尤其是用于携带阿尔法发射体的纳米颗粒;由于存在衰变子核,需要尽可能将母核及其衰变子核限制在癌症部位,以减少向正常组织迁移。同时,研究也将评估不同靶向分子,以实现更先进的递送并改善肿瘤穿透。

此外,ORNL称,研究还将借助人工智能与量子力学计算机模拟,以帮助研究人员更好理解所用放射性同位素及其在治疗过程中的行为。


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