3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.2.2.2. Dược chất phóng xạ trong điều trị ung bướu
Có nhiều phương pháp điều trị các khối u lành tính hay ác tính như ngoại khoa, hóa chất, chiếu các tia phóng xạ từ bên ngoài (từ các loại máy Co-60, các loại máy gia tốc…) và đặc biệt là dùng các loại hạt nhân phóng xạ phát ra các tia , tia , tia X và điện tử Auger (do hiện tượng chiếm điện tử tạo ra) để diệt các tế bào ung bướu tại chỗ.
Các hạt nhân phóng xạ này được đánh dấu vào các hợp chất vô cơ hay hữu cơ và điều chế dưới dạng dược chất phóng xạ. Các dược chất phóng xạ (hay thuốc phóng) này được đưa vào khối u bằng nhiều cơ chế khác nhau. Muốn sử
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học50
dụng có hiệu quả cao các dược chất phóng xạ trong điều trị ung bướu cần phải tìm hiểu các vấn đề cơ bản sau:
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tập trung của thuốc phóng xạ vào tổ chức bệnh, đặc biệt là u ác tính. Đó là sự thay đổi khả năng tưới máu, tăng sinh hệ vi mạch ngoại vi trên bề mặt khối u – thay đổi áp lực và tính thẩm thấu mạch qua tế bào kẽ.
Khối u ác tính làm thay đổi sự tưới máu của tổ chức nơi nó phát triển. Vì khối u phát triển làm tăng áp lực lên thành mạch mà dẫn đến thay đổi đột ngột về tưới máu. Sự tưới máu giảm phụ thuộc vào khối lượng của khối u và tỷ lệ lũy thừa của khối u. Khối u càng to, dòng máu đến giảm bậc lũy. Mặt khác sự ứ trệ mạch dẫn đến tụ máu và dẫn đến tắc mạch các tế bào u bị thiếu dinh dưỡng, thiếu oxygen và bị chết ngay dẫn tới cả vùng hoại tử. Sự hoại tử này ban đầu chỉ có thể là một vài milimet, từ đó dẫn đến sự khiếm khuyết về phân bố thần kinh gây tiết adrenalin trong khối u, mặc dù các receptor-a có thể có mặt và có khả năng đáp ứng lại các thuốc hoạt mạch.
Quá trình tưới máu sẽ làm giảm tác dụng điều trị bằng thuốc phóng xạ theo ba cách: làm giảm sự cung cấp thuốc phóng xạ vào các tế bào sống, chức năng của tế bào u bị giảm, chuyển hóa cơ bản giảm nên các tế bào bị thiếu oxy, do đó làm giảm độ nhạy cảm với tia phóng xạ của tổ chức u.
2. Sự tập trung thuốc phóng xạ và quá trình tích lũy
Sự tích lũy của liều phóng xạ hấp thụ vào tổ chức trong quá trình điều trị bằng hạt nhân phóng xạ là phụ thuộc vào cả sự tập trung và lưu lại của chúng tại nơi điều trị.
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học51
Khi chuẩn bị lập phác đồ điều trị thì cần phải tìm dược chất phóng xạ có thời gian bán hủy vật lý của hạt nhân phóng xạ và thời gian bán thải sinh học trong tổ chức điều trị phù hợp nhau. Mặc dù sự lựa chọn trên đây là cần thiết nhưng nó có những cái bất lợi cho mỗi một cái hữu ích. Như nếu dược chất phóng xạ có hạt nhân phóng xạ ngắn ngày thì không có lợi liều điều trị lưu lại trong tổ chức. Ngược lại, nếu đời sống của hạt nhân phóng xạ dài ngày thì lại kéo dài liều chiếu không cần thiết cho tổ chức lành. Nửa đời sống vật lý cũng quyết định đến liều điều trị vì nó cũng làm tăng thời gian tác dụng sinh học phóng xạ. Nếu độ tập trung thuốc phóng xạ vào u không đồng nhất vì sự tưới máu thất thường hoặc vì sự bắt buộc không đồng bộ thì sẽ làm giảm liều hấp thụ cục bộ, như vậy sẽ làm giảm hiệu quả điều trị.
Nếu thuốc phóng xạ không có tính tập trung chọn lọc vào khối u thì nồng độ cuối cùng tại chỗ điều trị sẽ bị giảm thấp vì thuốc phóng xạ đã bị cạnh tranh tập trung vào các tổ chức lành khác. Ví dụ trong trường hợp ung thư tuyến giáp thể biệt hoá, khi đưa iôt phóng xạ vào tổ chức di căn thì độ tập trung iôt vào đó không đáng kể nếu tổ chức lành của tuyến giáp vẫn còn có mặt tại tuyến.
Sự can thiệp bằng tính chất dược học vào có thể làm tăng khả năng tập trung của thuốc phóng xạ vào khối u vì nó đã làm thay đổi sinh động học của thuốc phóng xạ hướng tới khối u cần điều trị. Có thể làm tăng nồng độ kháng thể đơn dòng đánh dấu hạt nhân ở phóng xạ ở khối u bằng cách dùng một số chất phong bế thần kinh badrenergic, như thế sẽ làm giảm khả năng tưới máu ở tổ chức bình thường. Ví dụ như gan, nhưng lại không làm ảnh hưởng đến hệ vi mạch ở khối u. Mặt khác, sự tưới máu trong khối u có thể tăng lên bởi các thuốc
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học52
làm giãn mạch. Một số thuốc khác như các thuốc phong bế kênh calcium có thể làm tăng sự lưu trữ chất metaiođobenzylguanidine trong khối u ác tính của pheochromocytoma. Nhiều khả năng làm tập trung một số thuốc khác trong điều trị, người ta vẫn còn đang nghiên cứu tiếp.
Trong điều trị ung thư bằng hoá chất, người ta thường dùng một số thuốc can thiệp vào ức chế quá trình sinh tổng hợp ADN ở tổ chức lành, nhưng lại không có tác dụng ức chế ở trong khối u.
3. Chọn các hạt nhân phóng xạ dùng trong đánh dấu các hợp chất điều trị. Các hạt nhân phóng xạ được nhiều tác giả lựa chọn có thể chia làm năm nhóm theo thứ tự các loại phóng xạ chính, như trình bày dưới đây.
Bảng 2.1: Các hạt nhân phóng xạ dùng trong điều trị
α β (Quãng đường đi < 200 μm) β (Quãng đường đi: 200μm-1mm) β (Quãng đường đi > 1mm) Chiếm điện tử (EC) 211 At 33P 47Sc 32P 67Ga 212 Bi 121Sn 67Cu 89Sr 71Ge (212Pb) 223 Ra 177Lu 105Rh 114mIn 103Pd 225 Ac 191Os 109Rd 188Re 119Sb 198 Au 111Ag 123I 131 I 125I 143 Pr 131Cs
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học53 153 Sm 193mPt 161 Te 197Hg 186 Re
Nhóm thứ nhất phát tia α. Các hạt α đi khá ngắn trong tổ chức, chỉ khoảng 50-90 mm, nghĩa là chỉ xuyên qua được khoảng mười tế bào kể từ điểm phân rã phóng xạ của nó. Năng lượng bức xạ tia α được truyền vào tổ chức rất nhanh nên nó chỉ đi được quãng đường rất ngắn như vậy. So với tia β thì tính trong một đơn vị khoảng cách, sự mất dần năng lượng của tia α lớn hơn 400 lần. Cụ thể là có thể truyền năng lượng từ 80-100 keV trong 1mm và như vậy thì xuyên qua một tế bào nó có thể để lại 1 MeV. Với mức năng lượng này đủ để bẻ gãy cấu trúc của vòng xoắn ADN (axit nhân của tế bào). Qua nghiên cứu trên tế bào cho thấy nếu điều trị bằng tia α thì không có sự tăng oxy và sự tự sửa chữa rất ít sau quá trình phá huỷ do phóng xạ. Các hạt nhân phát tia α hấp dẫn nhất hiện nay là 211At và 212Bi (có T1/2 tương ứng là 7,2 giờ và 60,6 phút). Phổ năng lượng của 212Bi có thể kéo dài tới 3,8 giờ. 211At mới chỉ thực nghiệm trên súc vật, còn trên người mới chỉ là giả định mà thôi.
Các hạt nhân phát tia α khác cũng có nhiều ưu điểm trong điều trị là
223
Ra và 225Ac. 225Ac có T1/2 là 10 ngày và có hạt nhân con là 213Bi, do đó nó có thể dùng để sản xuất Generator 225Ac/213Bi.
Nhóm thứ hai là nhóm điều trị bằng tia β. Nhóm này được chia làm ba loại dựa theo khả năng đâm xuyên trong không khí của tia β. Đó là dãy đi được dưới 200 mm và dưới 1 mm và dãy đi được dài hơn 1 mm. Ngoài những hạt nhân
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học54
phóng xạ trên dùng trong điều trị ung thư hiện nay, nhiều tác giả khác đã dùng
131
I, 32P, 89Sr và 90Y từ nhiều năm nay. 131I là hạt nhân phóng xạ được chọn rất sớm làm chất đánh dấu vì nó dễ liên kết hoá học với các hợp chất hữu cơ và các đại phân tử sinh học. Vì 131I có độ tinh khiết hạt nhân phóng xạ cao do được điều chế từ lò phản ứng hạt nhân theo phương pháp bắn phá hạt nhân Bra tinh khiết, cho nên khi đánh dấu vào các hợp chất sẽ thu được sản phẩm đánh dấu có hoạt tính riêng rất cao.
Nhóm cuối cùng là nhóm phóng xạ do chiếm điện tử lớp trong cùng hoặc do chuyển đổi nội tại. Sự chuyển đổi này tạo ra hàng loạt những lỗ trống trong lớp vỏ điện tử của nguyên tử phân huỷ và tạo ra những bức xạ hãm của các điện tử có năng lượng thấp. Những bức xạ này đa số cũng có khả năng đâm xuyên rất ngắn (dưới 10 A0) và sự phá huỷ sinh học phóng xạ sẽ chỉ xảy ra khi tia phóng xạ này tiến rất sát ADN của nhân tế bào. Ví dụ đối với 125I, khả năng tiêu diệt tế bào tăng lên 300 lần nếu như bức xạ điện tử Auger xuất hiện ở gần sát hệ gen ADN so với xảy ra ở màng tế bào.
Mặc dù 125I đã được dùng trong điều trị cường giáp trạng, nhưng một số dược chất phóng xạ đánh dấu 125I vẫn được dùng như một chất gắn kết ADN. Những chất như droxy uridine – 125I, chất này có thể bẻ gãy ADN khi nó nằm trong nhân tế bào.
123
I phát bức xạ cũng tương tự như 125I với mức năng lượng là 125-155 keV. Sự phá huỷ ADN cũng được khẳng định khi nó được gắn vào deoxyuridine. Nếu dùng chất này để điều trị thì tránh được những tính chất độc hại như dùng
131
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học55
xạ cũng ảnh đến việc chọn hạt nhân phóng xạ trong đánh dấu vào hợp chất điều trị. Sự truyền năng lượng của các tia bức xạ β qua vùng “lạnh” trong khối u còn phụ thuộc vào đường kính của vùng lạnh và phụ thuộc cả vào năng lượng bức xạ β.
Việc chọn hạt nhân phóng xạ trong điều trị còn phụ thuộc vào sự có mặt của nó trong thị trường và giá cả của chúng. Các sản phẩm từ Cyclotron thường là rất đắt và cũng vì nửa chu kỳ phân huỷ ngắn nên thường là hao phí quá nhiều trong vận chuyển. Do đó tốt nhất là dùng các sản phẩm từ Generator thích hợp ngay tại khoa điều trị.
Các hạt nhân phóng xạ trên đây được đánh dấu vào các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ để nhờ các phân tử chất mang này đưa vào hạt nhân phóng xạ vào các mục đích cần điều trị. Ví dụ một số chất như sau:
131
I ở dạng dung dịch Na131I để điều trị một số bệnh tuyến giáp.
32
P ở dạng Na2PO4 dùng để điều trị bệnh đa hồng cầu và thrombocytosis.
153
Sm trong hợp chất EDTMP – 153Sm để điều trị ung thư di căn vào xương.
186
Re trong HEDP – 186Re điều trị ung thư di căn xương.
114
In đánh dấu vào octreotid để điều trị nhiều loại khối u theo cơ chế liên kết với receptor của phân tử somatostatin trên bề mặt tế bào khối u.
90
Y đánh dấu vào kháng thể kháng nguyên CD20 để điều trị u hạch không Hodgkin theo cơ chế miễn dịch. Hiện nhiều nhà nghiên cứu về hoá dược phóng xạ kết hợp với các thầy thuốc lâm sàng đã và đang đi vào hướng điều trị đích đặc hiệu. Nghĩa là làm thế nào để đưa thuốc phóng xạ vào đúng tế bào khối u qua
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học56
đường uống hoặc tiêm để đảm bảo diệt được tế bào u lành tính hay ác tính mà toàn bộ cơ thể vẫn bình thường.
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học57
KẾT LUẬN
Kỹ thuật hạt nhân và đồng vị phóng xạ được ứng dụng rất rộng rãi trên tất cả các lĩnh vực, ngoài ra nó còn đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng vì mục đích hòa bình của Năng lượng nguyên tử của nhiều nước, trong đó có nước ta, bởi lẽ các ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân không những đóng góp có ý nghĩa vào chương trình phát triển kinh tế - xã hội mà còn góp phần chuẩn bị nhân lực và mở rộng khả năng chấp nhận của dân chúng đối với chương trình điện hạt nhân trong tương lai.
Sau hơn hai mươi năm hình thành và phát triển, ngành hạt nhân nước ta đang phấn đấu để bước sang một giai đoạn mới, giai đoạn trưởng thành. Hiện nay ngành đang có nhiều thuận lợi cơ bản, đó là các viện và trung tâm trong ngành đã tích lũy được cơ sở vật chất kỹ thuật tương đối toàn diện và hiện đại, có đội ngũ cán bộ đáp ứng được công tác quản lý, vận hành thiết bị, nghiên cứu khoa học và triển khai kỹ thuật hạt nhân, ngành luôn nhận được sự quan tâm của các cấp lãnh đạo Đảng, Nhà nước; quan hệ hợp tác và uy tín của nghành với các cơ quan trong và ngoài nước ngày càng được mở rộng và nâng cao. Bên cạnh đó, nghị quyết TW2 (khóa VIII) về “Định hướng chiến lược phát triển KH-CN trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa” ra đời tạo điều kiện cho các cơ quan khoa học nói chung và nghành hạt nhân nói riêng có thêm nhiều điều kiện để thực thi những nhiệm vụ chính trị của mình.
Với khả năng và tiềm lực hiện có, với nhu cầu của đất nước và thị trường khu vực đối với khoa học kỹ thuật hạt nhân ngày càng phát triển, hy vọng rằng trong tương lai nghành hạt nhân nước ta có thể đóng góp ngày càng hữu hiệu
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học58
hơn vào việc đáp ứng các nhu cầu ứng dụng kỹ thuật hạt nhân của xã hội, đóng góp thiết thực vào quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Dĩ nhiên khi áp dụng các chất phóng xạ vào thực tiễn cuộc sống phải được nghiên cứu cẩn thận vì các chất phóng xạ cũng là những chất độc nguy hiểm có thể gây chết người, huỷ hoại môi trường sống của chúng ta nếu chúng bị rò rỉ ra môi trường. Ví dụ khi nghiên cứu các biến đổi di truyền nhờ chất phóng xạ, người ta đã biết những đột biến di truyền ở loại chuột tìm thấy gần khu vực xảy ra tai nạn hạt nhân Chernobyl (Ukraina): nhiều con chuột ở đây to bằng con mèo và hung hãn tấn công cả những người có nhiệm vụ đi vào khu vực này. Các nhà khoa học cũng nghĩ đến trường hợp những nơi trên thế giới là cái nôi sản sinh ra những người cao lớn đặc biệt và cho rằng nguyên nhân có thể là là do những đột biến di truyền do bức xạ phóng xạ mà tạo ra. Trong khi giả thuyết này còn phải kiểm chứng cẩn thận thì kết luận về tác động của nhiễm xạ đối với thai nhi đưa đến các dị tật ở trẻ sơ sinh là điều đã được khẳng định và luôn được nhắc nhở để mọi người lưu ý đề phòng vì các chất thải hạt nhân từ các nhà máy điện hạt nhân là những nguồn nhiễm xạ nguy hiểm, gây ô nhiễm môi trường nặng nề.
Vì vậy vấn đề được đặc biệt quan tâm trong chiến lược phát triển năng lượng hạt nhân chính là ảnh hưởng của nó đến sức khoẻ của con người và môi trường sống xung quanh. Nguồn bức xạ có thể gây nhiều hiểm hoạ cho con người như tổn thương da, ngoại tử, đột biến gen, ung thư, thậm chí gây chết người nếu không được quản lý giám sát chặt chẽ và có những biện pháp phòng, tránh ứng phó sự cố bức xạ không để xảy ra sự cố như tại nhà máy điện hạt nhân
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học59
Fukushima là một cảnh báo cho các quốc gia trong việc tuân thủ các biện pháp an toàn một cách tuyệt đối và nên thường xuyên kiểm tra hệ thống này.
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học60