Pamedic关注｜医用放射性同位素——治疗用

一、放射性同位素治疗

放射性同位素治疗是一种利用放射性同位素衰变过程中发射的射线治疗疾病的技术，该技术使用一种能够被机体高度选择性地吸收，并在病变组织中聚集的化合物作为载体。这种载体能够将放射性同位素靶向运送到病变组织或细胞，并与之紧密结合。放射性同位素衰变时发射的射线，通过辐射引起的生物学效应，能够有效地抑制或杀死病变细胞，从而达到治疗目的。

选择性集中照射病变组织、避免正常组织受损并获得预期治疗效果的基本保证是放射性同位素要具备适宜的射线能量和射程。治疗用放射性同位素应满足下列条件：

（1）射线类型：只发射α粒子、β粒子、俄歇电子，或仅伴随发射少量弱伽马射线。

（2）半衰期匹配：放射性同位素的半衰期需要与载体药物的半衰期匹配，时长通常为数小时至数十天。

（3）衰变产物：衰变产物应为稳定同位素，以确保安全性。

（4）高比活度：需要能够获得高比活度的放射性制剂，以确保治疗效果。

二、粒子类型与特点

α粒子

传能线密度 (LET)：高，约为β粒子的103倍。

能量：4~8 MeV。

射程：在组织中的射程为25~60 μm，与细胞的直径相当。

适用性：用于微小病变（直径<1.0 mm），高LET和较短的射程使其非常适合靶向治疗。

β粒子

射程：在组织中具有一定的射程。例如，Emax=1 MeV的β射线在组织中的最大射程约为4 mm，大概是100个细胞的直径。

适用性：适用于大体积肿瘤组织。根据在组织中的平均射程，β粒子的放射性同位素分成短射程（<1 mm）、中射程（1-2 mm）和长射程（>2 mm）三组。

效果：将放射性同位素的射程和靶向治疗的目标肿瘤大小相匹配，可在肿瘤组织内有效杀伤癌细胞而不损伤过多的正常组织。

三、目前全球范围内获批的可用于放射性药物的同位素

Lu-177（镥-177）

半衰期：6.7天，适中。

β粒子能量：最大0.498 MeV，能量适中，软组织中平均射程约0.67毫米。

γ射线成像：具有成像能力（113 keV和208 keV）。

标记稳定性：与DOTA等配体形成稳定复合物。

应用特性：通过核反应堆制备，全球需求较大，存在供应短缺现象。

Y-90（钇-90）

半衰期：2.7天，较短。

β粒子能量：高达2.28 MeV，适用于治疗较大体积肿瘤，但射程较长（软组织中平均射程约3.9毫米），可能对周围组织造成更大损伤。

标记稳定性：与多种配体结合良好。

应用特性：通过核反应堆中子俘获制备。

四、α放射性同位素的优势与应用

α粒子具有更高的线性能量转移（50-230 keV/μm），会导致DNA断裂集簇性损伤，而β粒子（0.2 keV/μm）仅诱导单个或可修复的DNA断裂。

α放射性同位素能提供更佳的细胞毒性剂量，在细胞杀伤效果上具有显著优势。

五、FDA批准的α发射剂

Radium-223 dichloride（商品名：Xofigo）

应用：用于治疗伴有骨转移的前列腺癌。

特点：通过模拟钙离子结合羟基磷灰石沉积区域来治疗肿瘤骨转移，而非依赖于靶向配体递送。

优势：相比Sr-89、Sm-153等β同位素，Ra-223除了缓解疼痛外还能提高患者生存期。据临床数据证明，α同位素相对β同位素在肿瘤治疗中更具优势。

六、医用靶向α同位素

1. Ra-223

批准与应用：2013年，FDA批准了223RaCl2（Xofigo）用于治疗伴有骨转移但无脏器转移的去势抵抗性前列腺癌（CRPC）。

特点：Ra-223模拟钙离子，与骨骼中的羟基磷灰石形成复合物，选择性地靶向骨骼（尤其是骨转换活跃的部位）。

临床效果：Ⅲ期研究表明，CRPC患者接受6个周期的Ra-223治疗后可提高患者的总生存期并减少骨痛。

安全性：在治疗高风险骨肉瘤中也安全有效，但对伴有淋巴结和骨髓转移患者无效。不良反应主要为轻度骨髓抑制。

2. At-211

特点：属于卤族元素，性质与碘相似，具有某些金属特性。常通过α射线辐照Bi-209靶来生产。

衰变：可通过两条途径衰变成稳定性同位素Pb-207，其中，经电子俘获衰变成Po-211 的过程中发射77-92 keV的X射线，使体内成像及量化At-211的放射性分布成为可能。

应用：At-211化学性质多样，常与螯合剂（金属有机衍生物特别是Sn，或碳硼烷前体等）形成相应化学键，结合靶向恶性肿瘤细胞群的分子载体，制备TAT药物。适用于需要较长放射性药物穿透时间的实体肿瘤或不易穿透的部位。

3. Th-227

特点：半衰期为18.7天，通过α衰变为Ra-223，衰变链发射5个α粒子，可用作体内α辐射发生器，增加递送到肿瘤组织的辐射剂量。

应用限制：螯合剂需要能够承受α衰变产生的高反冲能量。

4. Bi-212和Bi-213

Bi-212：

特点：半衰期为60.55分钟，通过Tl-208(36%)和Po-212(64%)两种衰变途径生成稳定的Pb-208，释放α和β粒子。

生产：通过Th-228的衰变获得，但由于其短半衰期使放射性标记和样品制备复杂。Ra-224发生器部分解决了这一问题，可同时产生Pb-212和Bi-212。

挑战：反冲核Tl-208发出高能量γ辐射（2.6 MeV）。

Bi-213：

特点：半衰期为45.6分钟，可在Ac-225和Bi-213发生器中产生。

应用：短半衰期限制了治疗用同位素偶联药物的制备，但衰变链中包含的440 keV高能γ辐射可用于肿瘤摄取成像和剂量计算。

5. Pb-212

特点：半衰期为10.6小时，在Th-228衰变过程中产生，通常可从Ra-224发生器中制备。

应用：通过β衰变转化为半衰期更长的（60.55分钟）Bi-212。基于蒙特卡罗模型的模拟显示，整个衰变链纳入分析后，Pb-212和Ac-225具有相似的相对生物有效性。

6. Ac-225

特点：衰变级联中的母体α同位素，产生3种净α子同位素：Fr-221（半衰期4.8分钟）、At-217（半衰期32.3毫秒）和Bi-213（半衰期45.6分钟），最后达到稳定的Bi-209。

应用：使用纳米微粒对Ac-225进行包封，防止衰变后的高反冲能量导致子同位素从螯合剂中逸出，从而减少对正常组织的影响。

优势：长半衰期、高α粒子发射能量和稳定的衰变链使其成为有效的肿瘤治疗手段。

放射性同位素在肿瘤治疗中具有重要的应用价值，特别是α同位素因其高LET和短射程在微小病变的靶向治疗中表现出色。未来，随着技术进步和生产能力的提升，放射性同位素治疗有望在癌症治疗中发挥更大的作用。

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