Radionuclidi medici nuovi e futuri

Nella medicina nucleare, una sostanza radioattiva viene somministrata al paziente, che poi viaggia verso specifici punti di destinazione biologica nel corpo. A seconda delle proprietà radioattive del radionuclide, la sostanza può emettere radiazioni che possono essere rilevate con rivelatori esterni per visualizzare la distribuzione del nuclide in questione (SPECT, PET imaging); in alternativa, la sostanza può emettere particelle cariche come le particelle α o β che erogano la loro energia localmente (entro micrometri fino a pochi millimetri, cioè dalla dimensione di una cellula alla dimensione di una metastasi), distruggendo così solo le cellule vicine, ad esempio per trattare un cancro con una terapia mirata con radionuclidi (TRNT).

Degli oltre 3000 diversi radionuclidi che i ricercatori hanno sintetizzato in laboratorio, solo una manciata sono regolarmente utilizzati per le procedure mediche, principalmente per l'imaging, anche se l'interesse per il TRNT è aumentato negli ultimi anni. Una delle principali difficoltà nello sviluppo di nuovi prodotti radio-medicali è l'accesso ai radionuclidi durante lo sviluppo e le prime fasi della ricerca biomedica. Nel contesto di Prismap - il programma europeo sui radionuclidi medici - questa fase di sviluppo può essere facilitata dall'accesso a nuovi radionuclidi di elevata purezza per la ricerca medica.

Generazione di radionuclidi

Gli elementi radioattivi utilizzati in medicina nucleare non esistono in natura e devono essere sintetizzati in laboratorio. Ci sono due vie principali: irradiazione di neutroni in un reattore di ricerca nucleare o irradiazione di protoni, deuteroni o alfa con un acceleratore di particelle. Le dimensioni e l'energia dell'acceleratore di particelle determinano quale radionuclide può essere prodotto: Dispositivi piccoli e compatti sono disponibili in molti ospedali e forniscono l'accesso ai radionuclidi in uso oggi. Tuttavia, per la produzione di nuovi radionuclidi che non sono attualmente disponibili, sono necessari dispositivi con energia superiore.

Purificazione dei radionuclidi

Nuove sfide sorgono nella produzione di questi nuovi radionuclidi: la produzione simultanea di radioattività indesiderata che potrebbe influenzare la qualità del farmaco, avere effetti negativi sul paziente e complicare la gestione dei rifiuti negli ospedali. Sono quindi necessarie nuove tecniche di purificazione. All'interno del PRISMAP, si stanno sviluppando processi basati sulla separazione fisica della massa e sulla radiochimica per ottenere una produzione di radionuclidi di alta purezza adatti ai prodotti medicinali.

Accesso e ricerca traslazionale

Per sostenere la ricerca in corso in tutta Europa e oltre, Prismap fornirà un accesso immediato a nuovi radionuclidi. Una piattaforma di accesso centrale è stata creata tramite il sito web per mostrare le opportunità di produzione e di supporto.

Una rete di strutture europee leader a livello mondiale, tra cui reattori nucleari, acceleratori di media e alta energia e laboratori radiochimici, è stata formata per offrire il più ampio catalogo possibile di radionuclidi per la ricerca medica. Nell'impianto Medicis del Cern, la separazione di massa è disponibile per separare fisicamente gli isotopi di un elemento. Questo è completato da una rete di strutture di ricerca biomedica che possono ospitare ricercatori esterni per svolgere le loro ricerche vicino all'impianto di produzione se i radionuclidi non sono adatti per un lungo trasporto fino alla loro struttura o se l'approvazione europea per i nuovi radionuclidi non è ancora stata concessa.

L'accesso ai radionuclidi e alle strutture associate sarà concesso sulla base di una selezione di eccellenza. L'accesso ai radionuclidi e, se del caso, alle strutture biomediche complementari viene richiesto tramite la piattaforma online Prismap. Una giuria composta da esperti nel campo della produzione di radionuclidi, dell'imaging molecolare e della terapia con radionuclidi selezionerà i migliori progetti tra i candidati. Il primo invito a presentare proposte sarà lanciato prima della fine del 2021 e dovrebbe essere pubblicato nel primo trimestre del 2022. Sarà aperto a tutte le parti interessate.

Uno sguardo al futuro

Nel campo in rapida evoluzione della medicina nucleare, Prismap è anche concentrata sul futuro. La Commissione europea è impegnata ad affrontare l'impatto sociale del cancro attraverso il piano europeo Beating Cancer e, in particolare, il piano d'azione Samira presentato all'inizio di quest'anno, che include la creazione di un'iniziativa europea per la valle dei radionuclidi. Attraverso il consorzio Prismap di 23 istituzioni accademiche e di ricerca in tutta Europa, lo sviluppo verso l'upscaling della produzione di questi nuovi radionuclidi viene esplorato sotto forma di nuove tecnologie di produzione, nuovi metodi di purificazione e studi proof-of-concept. Questi dimostreranno lo sviluppo di nuovi trattamenti dal banco alla cura del paziente e alimenteranno direttamente questo piano a livello europeo.

Consorzio Prismap

Prisma è un consorzio al servizio di una comunità di ricercatori all'inizio della carriera, e mira ad affermarsi come una comunità e ad ospitare nuove strutture per espandere le capacità del programma. Nuovi impianti come il reattore Jules Horowitz al CEA Cadarache (Francia), l'impianto separatore di massa ISOL@MYRRHA al SCK CEN (Belgio), il nuovo complesso acceleratore SPES ai Laboratori Nazionali INFN di Legnaro (Italia) stanno emergendo, la European Spallation Source a Lund (Svezia) e infine il nuovo impianto SPIRAL2 a GANIL (Francia), che ha recentemente accelerato i suoi primi fasci, e l'impianto FAIR al GSI (Germania), la cui costruzione sta procedendo. Queste nuove strutture beneficeranno direttamente delle conoscenze acquisite da Prisma e contribuiranno ad aumentare la capacità di produzione in tutta Europa.

Attraverso la collaborazione tra ospedali di ricerca e istituti di metrologia, nuovi dati saranno generati e compilati per consentire l'introduzione immediata e senza problemi dei nuovi radionuclidi nella medicina. Tutte le nuove scoperte saranno utilizzate per produrre nuovo materiale didattico per i professionisti nei vari campi di questo settore multidisciplinare, così come per la formazione della prossima generazione di professionisti e la consulenza della Commissione europea su questi nuovi radionuclidi. 

Il PSI è il partner principale

L'Istituto Paul Scherrer è uno dei principali partner del consorzio Prismap. I ricercatori usano le sue strutture di ricerca su larga scala Spallation Neutron Source Switzerland SINQ e Injector 2, nonché la stazione di irradiazione IP2 per produrre radionuclidi per scopi medici. I radionuclidi sono accoppiati a un complesso molecolare, si agganciano selettivamente alle cellule tumorali nel corpo e possono distruggerle con la loro radiazione di particelle. Il Centro di Scienze Radiofarmaceutiche del PSI è una delle poche organizzazioni di ricerca in Svizzera in grado di sviluppare radiofarmaci non solo per la ricerca, ma anche per gli studi clinici. Il processo di approvazione per i test clinici con il promettente radionuclide terapeutico terbio-161 è attualmente in corso. Inoltre, come parte del nuovo progetto BFI IMPACT (Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technology), un aggiornamento dell'impianto di accelerazione di protoni ad alta intensità HIPA è previsto per il periodo dal 2024 al 2028 per consentire la produzione di nuovi radionuclidi per la diagnostica e la terapia.

La ricerca in medicina nucleare è un approccio multidisciplinare e per fare progressi è necessario costruire dei ponti tra fisici, ingegneri, radiochimici, chimici inorganici, biologi strutturali, clinici, fisici medici, dosimetri, farmacologi e oncologi. Prismap - il programma europeo sui radionuclidi medici - sosterrà l'attuazione di un approccio multidisciplinare al lavoro nella pratica.

Fonte: Istituto Paul Scherrer, testo basato su una comunicazione del Cern