Đồng vị phóng xạ:Các đồng vị phóng xạ dùng trong nghiên cứu điều trị có
tính đặc trƣng và ổn định khi tạo phức hợp với kháng thể thành phức hợp miễn dịch phóng xạ [Kassis A.I., 2005]. Các đặc trƣng phát bức xạ bức xạ [Gopal B. Saha, 2012, tr. 97] nhƣ sau:
Bức xạ hạt alpha:Bức xạ hạt alpha lý hiệu là , Năng lƣợng cao 4 - 9 MeV,
quãng chạy trong mô ngắn 50 - 90 m, diệt 2-50 tế bào, diệt đám tế bào ung thƣ
nhỏ hơn 200 m. Các đồng vị phát bức xạlà 211At, 225Ac, 212Bi, 213Bi, 212Pb,
Bức xạ hạt beta: Bức xạ bêta gồm 2 loại, - và +. Năng lƣợng bức xạ từ
0,1 - 2,5 MeV; quãng chạy trong mô là 0,5 - 12mm, tiêu diệt khoảng 10 - 1000 tế bào. Do có khoảng chạy ngắn hơn, nên ít độc tố đối với các tế bào không đặc hiệu, diệt tế bào lành và xung quanh tế bào ung thƣ là tối thiểu.
Bức xạ gamma:Có khả năng đâm xuyên lớn, có thể đi qua lớp chì dày và
nguy hiểm cho con ngƣời; có mọi tính chất nhƣ bức xạ Rơnghen. Có thể chụp hình hình thể và chức năng. Khi sử dụng cần tính tốn về liều và cách ly bệnh nhân.
Bức xạ điện tử Auger: Các đồng vị phóng xạ phátbức xạ Auger là 125I, 165Er,
192Ir, 103Pdphát bức xạ -, quãng chạy trong mơ rất nhỏ cỡ nm-m, có khả năng ion hóa, làm tổn thƣơng tế bào.
Khi sử dụng đồng vị phóng xạ phát bức xạ alpha hoặc bêta dùng trong điều trị, tế bào ung thƣ chịu liều bức xạ lớn hơn tế bào bình thƣờng do sự giới hạn về quãng chạy của các tia bức xạtrong mô[Daniel S., 1993], [Bhargawa K.K., 1989], Dewanjee M. K. 1992]. Tế bào ung thƣ tiếp xúc với bức xạ trong khoảng thời gian lâu [David M. Goldenberg, 2007] và bị tiêu diệt nhƣ hình 1.4 sau:
Các nhân phóng xạ sử dụng cho RIT đƣợc tóm tắt bảng 1.3.
Bảng 1.3.Các đồng vị phóng xạ dùng trong điều trị đích [Press, O.W., 2003] Nhân Nhân phóng xạ Đồng vị Thời gian bán rã Năng lƣợng hạt EAV (keV) Năng lƣợng gamma, (keV) Quãng chạy trong mô (mm) Số lƣợng tế bào diệt (*) Phát I-131 8,02 ngày 192 364 0,08-2,3 10-230
bêta Y-90 2,67 ngày 934 - 4,0-11,3 400-1100
Lu-177 6,73 ngày 133 133 0,04-1,8 4-180
Re-186 3,72 ngày 323 137 5,0 9,0
Re-188 17 giờ 2120 1,9-11,0 200-1000
Cu-67 62 giờ 577 0,05-2,1 5-210
Phát Bi-213 0,75 giờ >6000 0,084 8
alpha At-211 7,2 giờ 7450 0,06 6
Ac-225 10 ngày Electron năng I-125 60 ngày <100nm (1) lƣợng thấp In-111 2,79 ngày <100nm (1)
(Auger) Ga-67 3,25 ngày
(*) Giả thiết là 1 tế bào ung thư có đường kính là 10m
Trên bảng tóm tắt, hầu hết là các chất phát bức xạbeta và quãng chạy vài milimet trong mô, một khoảng cách có khả năng diệt tế bào bằng đƣờng kính khoảng 50 - 200 tế bào[Gopal B. Saha, 2012]. Bức xạbeta nhìn chung thích hợp tiêu diệt các ung thƣ nhìn thấy đƣợc, nhƣng qng chạy lớn của nó cũng có thể gây ra những thiệt hại cho những mơ bình thƣờng gần đó. Kháng thể gắn với đồng vị phát bêta có thể lƣu thơng trong máu trong vài ngày, có thể làm hỏng một số tế bào tạo máu trong tủy xƣơng, điều này làm cho số đếm trong máu thấp hơn ở những bệnh nhân đang điều trị và giới hạn hoạt tính phóng xạ phải đƣợc đƣa ra [Andrew Boswell and Martin W. Brechbiel, 2007], [Stanislas Blein, 2011].
Các phương pháp gắn kháng thể với đồng vị phóng xạ:
Từ khi kỹ thuật sản xuất kháng thể đơn dòng phát triển, ngƣời ta đã gắn với các đồng vị phóng xạ nhƣ 131I, 67Ga, 111In, 123I, 99mTc, 90Y … Việc chọn đồng vị phóng xạ dựa trên những đặc điểm thời gian bán rã phải từ 6 giờ đến 7 ngày là thích hợp [Press O.W., 1996],[Mather S.,2000], năng lƣợng gamma từ 70 - 300 keV, độ giàu gamma đơn năng trên mỗi phân rã phải cao, khơng có những bức xạ đặc biệt khác, đồng vị con phải ổn định và sản phẩm ở dạng khơng có chất mang [Kassis A.I., 2005]. Phức của nhân phóng xạ và protein phải ổn định hóa học invivo.
Các nhân phóng xạ khác nhƣ 111In có tính chất hồn hảo hơn, thời gian bán rã là 68 giờ, năng lƣợng 171 keV, ổn định in vivo, tuy nhiên vẫn có nhiều nhƣợc điểm là giá cả cao, tập trung không đặc hiệu trong các cơ quan (phông ở gan, thận, lách cao), khó sản xuất hơn, chỉ để chẩn đốn. 99mTc có nhiều ƣu điểm hơn, tính chất hạt nhân hồn hảo, dễ tìm, giá thành thấp, chỉ có điều là thời gian bán rã quá ngắn (6 giờ), và tính phức tạp về mặt hóa học, chỉ dùng trong chẩn đốn [Daniel S. 1993], [Peter M. 2010].
Đồng vị phóng xạ 131I đƣợc dùng trong chẩn đốn vì nó có nhiều thuận lợi là giá thành thấp, dễ sản xuất, sơ đồ phân rã 131I (Hình 1.5) nhƣ sau [Azuwuike Owunwanne, 1995]:
Năng lƣợng phát bức xạ gamma của 131I là 364 keV, các mức năng lƣợng của
131I là 0,25, 0,33, 0,47, 0,61, 0,81MeV, năng lƣợng trung bình là 192 keV.
Các phƣơng pháp gắn kháng thể với 131I
Kháng thể gắn với 123I và 131I có thể chụp hình trong khi 131I còn dùng cho điều trị. các phƣơng pháp gắn kháng thể với 131I:
Phương pháp thay thế trực tiếp: Dùng chất oxy hố nhẹ để bảotồn hoạt tính
miễn dịch của kháng thể, các chất oxy hóa thƣờng dùng là chloramin T, tetrachlorodiphenylglycouril (iodogen) [Fraker P. J., 1978] và hydrogenperoxidase (lactoperoxidase). Sự xạ phân có thể sẽ xảy ra, làm giải phóng iod tự do và có thể sẽ tích lũy trong tuyến giáp hoặc trong dạ dày. Tuy nhiên trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu vẫn tiến hành nghiên cứu gắn kháng thể với 131I cho mục đích điều trị bệnh ngày càng nhiều[Gopal B. Saha, 2012, tr. 98].
Phương pháp cộng hợp kháng thể và 131I: Trong phƣơng pháp này gồm hai
bƣớc, đó là iod hố phân tử hữu cơ bằng cách thay thế trực tiếp và sau đó cộng hợp với kháng thể. Ví dụ iod hố N-hydroxysuccinimide ester, một dẫn xuất của ortho- iodohippurate và succinimidyl para-iodobenzoate dùng liên kết cộng hoá trị với kháng thể[Dewanjee M. K. 1992]. Hiệu suất gắn nhìn chung là thấp hơn so với gắn trực tiếp.
Phương pháp gắn các chất có bản chất protein:Để có sản phẩm protein gắn
với iod phóng xạ, phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi nhất là oxy hóa phân tử Na131I trong sự có mặt của protein hoặc những phân tử có chứa gốc tyrosine, iod phóng xạ sẽ gắn vào phân tử tyrosine. Trong vài trƣờng hợp iod sẽ gắn với phân tử histidine, tryptophan hoặc nhóm sulphydryl[Gopal B. Saha, 2012, tr. 96]. Sau đây là các phƣơng pháp thƣờng dùng:
Phương pháp clo hóa iod (iodine monocloride:Đây là phƣơng pháp đầu tiên
đƣợc sử dụng để iod hóa các phân tử protein. ICl đƣợc cân bằng với iod phóng xạ, sau đó phản ứng với protein cần gắn . Tuy nhiên, phƣơng pháp này không đƣợc sử dụng rộng rãi do sự dễ phân hủy của các protein bởi 131I [Dewanjee, M. K. 1992].
Phương pháp iodogen:Dùng Iodogen (1,3,4,6- tetrachloro-3,6-
diphenylglycoluril) hoà tan trong methyl chloride, cho bay hơi, tạo nên ống tráng phủ đồng nhất. Chất gắn đƣợc trộn vào ống iodogen trong khoảng 10 - 15 phút, lấy hỗn hợp phản ứng ra, iod tự do đƣợc tách ra bằng sắc ký lọc gel dùng cột sephadex hoặc vật liệu trao đổi ion DEAE. Dùng phƣơng pháp này, sự biến tính của protein là tối thiểu, vì phản ứng xảy ra trên pha rắn và iodogen khơng hịa tan trong nƣớc. Hiệu suất gắn khoảng 70 - 80%[Fraker P. J., 1978].
Phương pháp chloramin T:Đây là phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi để iod
hóa một khối lƣợng rất bé phân tử protein để sản xuất các chất gắn cho RIA. 125I bị oxy hóa bởi chloramin T trong sự có mặt của protein cần gắn. Phƣơng pháp dùng chloramin T có thể gây phân hủy protein nhƣng phƣơng pháp này kỹ thuật đơn giản, dễ làm, vì vậy, đƣợc chọn để sản xuất chất gắn cho RIA và RIT[Gopal B. Saha, 2012, tr. 98],[Mather S. 2000].
Phương pháp dùng chất oxy hóa hypochloride:Để khắc phục vấn đề phân
hủy protein trong quá trình iod hóa bởi phƣơng pháp chloramin T, một vài phƣơng pháp oxy hóa khác đƣợc đƣa ra. Điển hình là dùng natri hypochloride (NaOCl) làm chất oxy hóa. Phƣơng pháp này cũng có những hạn chế nhất định bởi sự chịu đựng độc hại trực tiếp của protein với chất hóa học[Azuwuike Owunwanne, 1995].
Phương pháp điện phân (electrolytic iodination): Phƣơng pháp này đƣợc
đƣa ra bởi Penirisi và Rosa dùng dòng điện để chuyển I- về dạng I+. Đây là kỹ thuật dùng để iod hóa insulin. Cho insulin vào dung dịch NaCl 0,9% và Na125I. Điện ly hỗn hợp 40 phút với dòng điện 6 - 7 mA. Sản phẩm thu đƣợc có hiệu suất cao, hoạt tính sinh học, hoạt tính miễn dịch học cao. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là protein không tiếp xúc trực tiếp với chất oxyhóa, chất khử. Nhƣng do thời gian tiếp xúc với phóng xạ lâu nên protein dễ bị phân hủy và điện ly ở nhiệt độ phòng dễ làm hỏng protein. Hơn nữa, thiết bị đòi hỏi khá phức tạp[Gopal B. Saha, 2012].
Phương pháp enzym: Một phƣơng pháp đơn giản để iod hóa protein là dùng
enzym lactoperoxidase. Phƣơng pháp này đƣợc Marchalonis giới thiệu để iod hóa các phân tử globulin miễn dịch. Protein đƣợc trộn với 125I và lactoperoxidase. Phản
ứng bắt đầu khi thêm một lƣợng nhỏ hydrogen peroxide và thời gian duy trì là 10 phút. Thêm cystein vào để kết thúc q trình iod hóa và sau đó lọc gel. Kỹ thuật này ít mạnh hơn so với các phƣơng pháp hóa học khác và chỉ sử dụng cho những protein dễ bị đứt gãy khi dùng chloramin T [Bhargawa K.K.,1989].
Trong các phƣơng pháp kể trên, ngƣời ta thƣờng chọn phƣơng pháp dùng chloramin T. Trong dung dịch, chloramin T dễ tạo thành acid hypochlorous (HOCl). Ở dạng Na131I, phân tử 131I ở trạng thái bền, không tham gia phản ứng. Khi bị oxy hóa, HOCl thực hiện phản ứng chuyển phân tử Na131I (dạng 131I-) thành 131I+ theo phản ứng nhƣ sau:
HOCl + 131I- HO131I + Cl- HO131I OH- + 131I+
131I+ phản ứng theo chiều thuận và xảy ra nhanh tại pH trung tính. Đồng vị phóng xạ 131I dạng cation 131I+ thay thế trực tiếp vào vị trí ortho của hydro trên vịng phenol. Q trình oxy hóa đƣợc dừng khi thêm một lƣợng chất khử natri metabisulfite thích hợp vào, phản ứng khử xảy ra nhƣ sau:
Na2S2O5 + NaOH + I2 Na2SO4 + H2O + NaI
Khi dừng phản ứng, các thành phần tách ra khỏi nhau bằng phƣơng pháp lọc gel. Theo phƣơng pháp điều chế trên, có hơn 90% kháng thể gắn phóng xạ đƣợc tạo thành, một nguyên tử iot phóng xạ (131I) đƣợc gắn vào vịng phenol tại vị trí 3’ đồng thời cũng có một số ít ngun tử 131I gắn vào cả vị trí 5’. Phản ứng cho thấy dƣợc chất phóng xạ 131I-mab thu đƣợc cùng với một số chất oxy hóa cịn thừa, do vậy dƣợc chất phóng xạ đƣợc tinh sạch bằng phƣơng pháp sắc ký lọc gel sephadex[Gopal B. Saha, 2012], [Andrew Boswell and Martin W. Brechbiel 2007].