Cơ chế và động học của thuốc phóng xạ trong điều trị có thể tóm tắt như sau:
2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tập trung thuốc phóng xạ vào tổ chức
Có một yếu tố có ảnh hưởng đến độ tập trung của thuốc phóng xạ vào tổ chức bệnh, đặc biệt là u ác tính 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 mặn tế bào kẽ. Khối u ác tính làm thay đổi sự tưới máu của tổ chức nơi nó phát triển. Sự tưới máu giảm phụ thuộc vào khối lượng của khối u với tỷ lệ luỹ thừa của khối u nghĩa là khối u càng to, dòng máu đến giảm theo bậc luỹ thừa. Mặt khác sự ứ trệ mạch dẫn đến tụ máu và dẫn đến tắc mạch các tế bào u bị thiếu dưỡng, thiếu oxygen và bị chết, dẫn tới sự hình thành 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 - 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 3 cách: làm giảm sự cung cấp thuốc phóng xạ vào các tế bào sống, chức năng của tế bào u bị giảm, chuyến hoá 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.
Sự tích luỹ của liều thuốc 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. Khi chuẩn bị lập phác đồ điều trị thì cần phải tìm dược chất phóng xạ có thời gian bán huỷ 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 có những cái bất lợi cho mỗi một hữu ích. Nếu dược chất phóng xạ có hạt nhân phóng xạ ngắn ngày thì không có lợi cho 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 bất thường, 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 iod phóng xạ vào tổ chức di căn thì iod vào đó không đáng kể nếu như 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 phóng xạ ở khối u bằng cách dùng một số chất phong bế thần kinh β- adrenergic, 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 làm giãn mạch. Một số chất khác như các thuốc phong bế kênh calcium có thể làm tăng sự lưu giữ chất metaiođobenzylguanidine trong khối u ác tính của pheochromocytoma.
2.3. Chọn các hạt nhân phóng xạ dùng trong đánh dấu các hợp chất để điều trị
Các hạt nhân phóng xạ được nhiều tác giả lựa chọn có thể chia làm 3 nhóm theo thứ tự các loại phóng xạ chính, như trình bày dưới đây:
Nhóm thứ nhất phát tia alpha (α):
Các hạt alpha đi khá ngắn trong tổ chức, chỉ khoảng 50-90μm, nghĩa là chỉ xuyên qua được khoảng 10 tế bào kể từ điểm phân rã phóng xạ của nó. Năng lượng bức xạ tia alpha được truyền vào tổ chức rất nhanh nên chỉ đi được quãng đường rất ngắn như vậy. So với tia bêta thì trong một đơn vị khoảng cách, sự mất dần năng lượng của tia alpha lớn hơn 400 lần. Cụ thể là có thể truyền năng lượng từ 80-100keV trong 1 μm và như vậy thì khi xuyên qua một tế bào nó có thể để lại 1MeV. Mức năng lượng này đủ để bẻ gãy cấu trúc của vòng xoắn ADN. 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). 211At mới chỉ được thực nghiệm trên súc vật, nên 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 223Ra và 225Ac. 225Ac có T1/2=10 ngày và có hạt nhân con là 213Bi, do đó có thể dùng để sản xuất Generator 225Ac/213Bi.
- Nhóm thứ hai là nhóm điều trị bằng tia bêta (β).
Nhóm này được chia làm ba loại dựa theo khả năng đâm xuyên trong không khí của tia bêta. Đó là loại đi được dưới 200μm và dưới 1mm và loại đi được dài hơn 1mm. Ngoài những hạt nhân phóng xạ trên đang được dùng trong điều trị ung thư hiện nay, nhiều tác giả khác đã dùng 131I, 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 bia tinh khiết 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 (lớp K) 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 bức xạ hãm của các điện tử có năng lượng thấp. Những bức xạ này đa số có khả năng đâm xuyên rất ngắn (dưới 10 A0) và tác dụng 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 AND 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 với ADN. Những chất như droxy uridine – 125I, có thể bẻ gãy ADN khi nó nằm trong nhân tế bào. 123I phát bức xạ cũng tương tự như 125I với mức năng lượng là 125-155keV. 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 131I gây ra. Kích cỡ của khối u và sự tập trung không đồng đều của thuốc phóng xạ cũng ảnh hưởng đến việc chọn hạt nhân phóng xạ trong đánh dấu vào hợp chất điều trị. Sự truyền năng lượng của các tia bức xạ õ 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.
Bảng 1. Một số hạt nhân phóng xạ dùng trong điều trị
Alpha
Bêta
(Quãng đường đi < 200μm)
Bêta
(Quãng đường đi 200μm-1mm)
Bêta
(Quãng đường đi >1mm) Chiếm điện tử (EC) 211At 212Bi 33P 121Sn 47Sc 67Cu 32P 89Sr 67Ga 71Ge
(212Pb) 223Ra 225Ac 177Lu 191Os 198Au 105Rh 109Rd 111Ag 131I 143Pr 153Sm 161Te 186Re 114mIn 188Re 103Pd 119Sb 123I 125I 131Cs 193mPt 197Hg
Ngoài ra cần lưu ý, kích cỡ của khối u và sự tập trung không đồng đều của thuốc phóng xạ cũng ảnh hưởng đến việc chọn hạt nhân phóng xạ trong đánh dấu vào hợp chất điều trị. Sự truyền năng lượng của các tia bức xạ qua vùng “lạnh” trong khối u còn phụ thuộc vào đường kính của vùng lạnh và phụ thuộc cả vào năng lượng bức xạ .
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 hạt nhân phóng xạ vào các đích cần điều trị. Ví dụ một số chất như sau:
- 131I ở dạng dung dịch Na131I để điều trị một số bệnh tuyến giáp.
- 32P ở dạng Na2PO4 dùng để điều trị bệnh đa hồng cầu và thrombocytosis.
- 153Sm trong hợp chất EDTMP – 153Sm để điều trị ung thư di căn vào xương.
- 186Re trong HEDP – 186Re điều trị ung thư di căn xương.
- 114In 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.
- 90Y đánh dấu vào kháng thể kháng kháng nguyên CD20 để điều trị u hạch không Hodgkin theo cơ chế miễn dịch.
Có thể tóm tắt một số đặc điểm về các dược chất phóng xạ dùng trong điều trị:
- Nhiều DCPX đã có khả năng vào đến tận đích điều trị theo nhiều cơ chế khác nhau. Các đích điều trị đó là các mô, tổ chức, tế bào và phân tử của các khối ung bướu trong cơ thể.
- Nếu các DCPX mang các hạt nhân phát tia bêta thì có thể diệt được cả mô cần cắt bỏ (Tissuesurgery) và gọi DCPX đó là dao beta (Beta knife). Đó là các HNPX 131I, 90Y, 153Sm, 166Ho, 177Lu,... Có năng lượng beta từ 1-3MeV. Quãng đường đi được trong mô khoảng 1cm.
- Nếu DCPX mang các hạt nhân phát tia alpha có khả năng diệt được từng tế bào (Cellsurgery) và gọi DCPX đó là dao alpha (Alpha knife). Các HNPX đó là 212Bi,
213Bi, 211At, 149Tb, 223Ra, 224Ra..., Năng lượng của tia alpha từ 4-8MeV. Khoảng cách đi được từ 30-80 micromet.
- Các DCPX được đánh dấu bằng các HNPX phát điện tử Auger thì có thể phá hủy tại các phân tử (Molecularsurgery) và gọi DCPX ấy là dao Auger (Auger-Knife). Các HNPX 125I, 165Er... năng lượng tia Auger khoảng vài eV, quãng chạy khoảng 1 micromet. Các nhà hóa dược phóng xạ vẫn đang tiếp tục tìm ra các DCPX đặc hiệu cho từng đích theo ý muốn của YHHN chẩn đoán và điều trị.
CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ
1. Trình này một số nhóm thuốc phóng xạ chẩn đoán chức năng tuyến giáp. Cho ví dụ? 2. Nêu một số nhóm thuốc phóng xạ ghi hình chức năng phổi. Cho ví dụ?
3. Nêu một số nhóm thuốc phóng xạ ghi hình chức năng thận. Cho ví dụ? 4. Nêu một số nhóm thuốc phóng xạ ghi hình chức năng gan mật. Cho ví dụ? 5. Nêu một số nhóm thuốc phóng xạ ghi hình chức năng tim. Cho ví dụ? 6. Trình này một số nhóm thuốc ghi hình khối u? Cho ví dụ?
7. Trình này một số thuốc phóng xạ dùng cho PET, PET/CT? Cho ví dụ?
