Radiofarmaceuticele în medicina nucleară: aplicații în diagnostic și terapie

Radiofarmaceuticele au un rol important în medicina nucleară, fiind utilizate atât pentru diagnostic, cât și pentru tratament. Proprietățile radionuclizilor, tipul radiației emise și mecanismele de țintire determină utilizarea clinică a fiecărui preparat. Aceste substanțe permit evaluarea funcțională a organelor, identificarea unor procese patologice și administrarea țintită a radiației. Aplicațiile lor includ oncologia, neurologia, evaluarea tiroidei, inimii, rinichilor și sistemului osos. Utilizarea lor necesită respectarea strictă a normelor de siguranță și protecție radiologică riguroase.

Radiofarmaceuticele – Introducere

            Radiofarmaceuticele reprezintă o categorie de substanțe radioactive utilizate în medicina nucleară atât în diagnosticul, cât și în tratamentul diferitelor afecțiuni, precum cancerul tiroidian [1]. Aceste medicamente pot prezenta diferite mecanisme de direcționare către țesuturile sau organele-țintă. În ceea ce privește calea de administrare, majoritatea acestora sunt administrate fie pe cale orală, fie pe cale parenterală [2]. Majoritatea radiofarmaceuticelor sunt utilizate în scop diagnostic, deși utilizarea terapeutică a crescut semnificativ în ultimii ani [3]. Spre deosebire de medicamentele convenționale, radiofarmaceuticele sunt administrate, în general, în cantități prea mici pentru a produce efecte farmacologice semnificative. Efectul lor diagnostic sau terapeutic este determinat în principal de proprietățile radioactive ale radionuclidului, în timp ce componenta chimică sau biologică influențează biodistribuția și țintirea. Radionuclizii reprezintă componenta radioactivă a acestor preparate, iar dezintegrarea lor este însoțită de emisia radiațiilor alfa, beta sau gamma [4]. În diagnostic, radiofarmaceuticele permit obținerea neinvazivă a informațiilor referitoare atât la structura, cât și la funcția organelor sau țesuturilor afectate, în timp ce, în terapie, permit direcționarea radiației către țesuturile patologice, cu efecte adverse reduse [5,6].

Principii de țintire și mecanism de acțiune

            În numeroase radiofarmaceutice, radionuclidul este asociat unui compus cu proprietăți biologice adecvate, proces denumit radiomarcare. Componenta biologică sau chimică poate determina biodistribuția și selectivitatea pentru anumite țesuturi sau ținte moleculare, în timp ce radionuclidul permite detectarea externă a radiației sau producerea unui efect terapeutic. În alte cazuri, radionuclidul poate fi utilizat fără o moleculă de țintire separată, distribuția sa bazându-se pe procese fiziologice specifice. În funcție de caracteristicile lor, radiofarmaceuticele pot fi utilizate pentru vizualizarea și cuantificarea proceselor biologice sau pentru iradierea țintită a anumitor țesuturi [7].

Efectul radiofarmaceuticelor terapeutice este produs de energia eliberată prin dezintegrarea radionuclidului. Radiația ionizantă poate determina leziuni celulare prin afectarea directă a moleculelor biologice și prin mecanisme indirecte asociate formării speciilor reactive, ADN-ul reprezentând una dintre principalele ținte. Leziunile ADN, în special rupturile catenare, pot conduce la pierderea capacității de proliferare și la moarte celulară [1,4,8].

Caracteristicile efectului depind de tipul radiației. Particulele α au un parcurs tisular foarte scurt și un transfer liniar de energie ridicat, producând leziuni intense în vecinătatea locului de dezintegrare. Particulele β− prezintă un parcurs mai mare în țesut și permit iradierea unui volum mai extins. Alegerea radionuclidului depinde astfel atât de proprietățile fizice ale acestuia, cât și de dimensiunea, distribuția și caracteristicile biologice ale țintei [1,4,8].

În cazul radiofarmaceuticelor și al sistemelor de transport concepute pentru țintirea anumitor țesuturi, inclusiv a țesutului tumoral, acumularea la nivelul zonei de interes poate avea loc prin mecanisme de țintire activă sau pasivă. În ceea ce privește țintirea activă, selectivitatea este obținută prin utilizarea unor liganzi capabili să recunoască anumite structuri moleculare exprimate de celulele-țintă. Ligandul poate fi reprezentat de un anticorp, o peptidă sau o moleculă de dimensiuni reduse și este asociat componentei radioactive. Interacțiunea specifică dintre ligand și receptorul sau antigenul corespunzător favorizează concentrarea radiofarmaceuticului la nivelul celulelor vizate, permițând administrarea localizată a radiației. Prin această strategie se urmărește creșterea eficacității terapeutice, concomitent cu limitarea expunerii țesuturilor care nu reprezintă ținta tratamentului [7,8].

Țintirea pasivă se bazează pe particularitățile structurale ale microambientului tumoral. Vascularizația anormală și drenajul limfatic deficitar pot favoriza pătrunderea și retenția anumitor preparate la nivelul tumorii. Acest mecanism poate conduce la o acumulare preferențială a radiofarmaceuticului în țesutul tumoral și, implicit, la creșterea concentrației acestuia la nivelul zonei de interes. În acest scop pot fi utilizați și diferiți nanotransportori, precum lipozomii, micelele, polimerii, dendrimerii sau nanoparticulele, a căror structură poate fi adaptată pentru optimizarea circulației, biodistribuției și pătrunderii în tumoră [7,9].

Clasificarea radiofarmaceuticelor în funcție de tipul radiațiilor

Radionuclizii utilizați în medicină pot emite radiații alfa, beta sau gamma, ale căror proprietăți diferite determină modul în care acestea pot fi utilizate în diagnostic sau terapie [4].

Particulele alfa au o capacitate redusă de penetrare, dar pot produce efecte biologice importante atunci când radionuclizii emițători ajung în interiorul organismului. Un astfel de exemplu utilizat în terapie este radiu-223 [18].

Radiațiile beta au o putere de penetrare mai mare și un efect distructiv asupra țesuturilor, ceea ce permite utilizarea lor în scop terapeutic, inclusiv pentru distrugerea țesutului tumoral. Radiațiile beta pot fi emise sub formă de particule β− sau β+. Radionuclizii emițători β−, precum iod-131, ytriu-90 și lutețiu-177, sunt utilizați în principal în scop terapeutic, datorită capacității de a produce leziuni tisulare. În schimb, radionuclizii emițători de pozitroni (β+), precum fluor-18 și galiu-68, sunt utilizați în imagistica PET [19].

În schimb, radiațiile gamma prezintă o capacitate ridicată de penetrare și sunt utilizate în principal în scop diagnostic, deoarece pot fi detectate din exteriorul organismului. Un exemplu important este technetium-99m, radionuclid emițător de radiații gamma utilizat în investigațiile diagnostice [19].

Clasificarea radiofarmaceuticelor în funcție de timpul de înjumătățire

            Radiofarmaceuticele pot conține radionuclizi cu timpi de înjumătățire foarte diferiți, de la câteva minute sau ore până la zile, săptămâni, luni sau chiar ani, iar proprietățile lor fizice și biochimice influențează utilizarea lor clinică. De exemplu, radionuclizii cu timp de înjumătățire scurt și caracteristici favorabile pentru imagistică, precum fluor-18, technetium-99m și iod-123, sunt utilizați în principal pentru diagnostic, pentru că permit evaluarea unor procese fiziologice asociate diferitelor patologii. În schimb, radionuclizii cu timp de înjumătățire intermediar și proprietăți adecvate terapiei, precum stronțiu-89, ytriu-90 și iod-131, sunt utilizați pentru administrarea țintită a radiației în cadrul unor scheme de tratament oncologic. Radionuclizii cu timp de înjumătățire foarte lung, cum sunt tritiul-3 și carbonul-14, au în general aplicații în cercetarea clinică, fiind utilizați în studii de farmacocinetică, inclusiv în procesul de dezvoltare a unor noi sisteme de administrare a medicamentelor [20].

Utilizarea radiofarmaceuticelor

Radiofarmaceuticele au un rol important în oncologie, fiind utilizate atât pentru diagnostic, cât și pentru orientarea și realizarea tratamentului. În scop diagnostic, radiofarmaceuticele sunt utilizate în tehnici imagistice precum tomografia computerizată cu emisie de foton unic (SPECT), metodă tomografică tridimensională care permite evaluarea distribuției radiofarmaceuticului și a funcției tisulare, și tomografia prin emisie de pozitroni (PET), care utilizează radionuclizi emițători de pozitroni pentru obținerea imaginilor funcționale ale organismului. Utilizarea radionuclizilor permite evidențierea activității metabolice a țesuturilor și localizarea formațiunilor tumorale, fiind utilă astfel la identificarea și evaluarea proceselor neoplazice [21].

Un alt domeniu de aplicare îl reprezintă planificarea radioterapiei. Prin furnizarea unor informații mai precise privind localizarea și dimensiunea tumorii, radiofarmaceuticele pot contribui la delimitarea mai exactă a zonei care urmează să fie tratată. În acest fel, tratamentul poate fi orientat cu o precizie mai mare către țesutul tumoral, reducând pe cât posibil expunerea structurilor sănătoase din vecinătate [21].

Radiofarmaceuticele pot avea și o funcție terapeutică propriu-zisă. În anumite situații, substanțele radioactive sunt administrate astfel încât radiația să fie transportată direct către celulele tumorale sau către regiunea afectată. Terapiile cu radionuclizi urmăresc în special direcționarea selectivă a radiației către țesuturile maligne, inclusiv în cazul unor forme metastatice de cancer, cu scopul distrugerii celulelor tumorale [21].

Aplicațiile radiofarmaceuticelor nu sunt limitate la afecțiunile oncologice, acestea fiind utilizate și pentru evaluarea funcțională a diferitelor organe și sisteme. În neurologie, anumite radiofarmaceutice permit investigarea sistemului dopaminergic sau evidențierea depozitelor de β-amiloid, contribuind la evaluarea unor afecțiuni neurodegenerative.

Medicina nucleară este utilizată, de asemenea, pentru investigarea funcției tiroidiene, a perfuziei miocardice, a funcției renale și a sistemului osos. Alegerea radiofarmaceuticului depinde de organul sau procesul biologic investigat și de proprietățile radionuclidului utilizat [22,23].

Avantajele și limitele radiofarmaceuticelor

Utilizarea radiofarmaceuticelor prezintă o serie de avantaje, printre care posibilitatea obținerii unor informații funcționale despre organe și țesuturi, identificarea unor modificări patologice, expunerea redusă la radiații în cadrul procedurilor diagnostice și posibilitatea direcționării terapiei către țesuturile afectate. Un alt avantaj îl reprezintă eliminarea radiofarmaceuticelor din organism, fără acumularea lor persistentă. Cu toate acestea, medicina nucleară prezintă și anumite limitări, precum costurile ridicate, necesitatea unor condiții speciale de utilizare și, în anumite situații, timpul mai îndelungat necesar pentru obținerea rezultatelor. De asemenea, pot apărea reacții adverse, inclusiv reacții alergice, iar utilizarea radiofarmaceuticelor necesită precauții speciale în perioada sarcinii sau alăptării [1].

Articolul şi bibliografia integrale în revista Galenus, ediţia 203

Pentru ABONAMENTE și CREDITE DE SPECIALITATE click AICI!

Foto: Shutterstock

Corina Andrei

Farmacist rezident, asistent universitar
Disciplina de Farmacologie și Farmacie Clinică
Facultatea de Farmacie, UMF „Carol Davila”, București