Production, purification et radiomarquage optimisés du couple théranostique 203Pb/212Pb pour la médecine nucléaire

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10623 (2023) Citer cet article

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TRIUMF est l'un des seuls laboratoires au monde capables de produire du plomb 203 (203Pb, t1/2 = 51,9 h) et du 212Pb (t1/2 = 10,6 h) sur site via ses cyclotrons de 13 et 500 MeV, respectivement. Ensemble, le 203Pb et le 212Pb forment une paire théranostique équivalente à un élément qui potentialise le traitement personnalisé du cancer, guidé par l'image, en utilisant le 203Pb comme source de tomographie par émission monophotonique (SPECT) et le 212Pb pour une thérapie alpha ciblée. Dans cette étude, des améliorations de la production de 203Pb ont été réalisées en fabriquant des cibles de thallium (Tl) électrolytiques à dos d'argent pour améliorer la stabilité thermique de la cible, ce qui permet des courants plus élevés pendant l'irradiation. Nous avons mis en œuvre une nouvelle méthode de purification à deux colonnes qui utilise une précipitation sélective de Tl (203Pb uniquement) ainsi qu'une chromatographie d'extraction et d'échange d'anions pour éluer une activité spécifique élevée et une pureté chimique de 203/212Pb dans un volume minimal d'acide dilué, sans avoir besoin d'évaporation. L'optimisation de la méthode de purification s'est traduite par des améliorations des rendements de radiomarquage et de l'activité molaire apparente des chélateurs du plomb TCMC (S-2-(4-Isothiocyanatobenzyl)-1,4,7,10-tetraaza-1,4,7,10-tetra( 2-carbamoylméthyl)cyclododécane) et Crypt-OH, un dérivé d'un [2.2.2]-cryptand.

Dans le domaine de la médecine nucléaire, les produits radiopharmaceutiques théranostiques (TRP), où théranostic fait référence à la combinaison d'un agent thérapeutique et diagnostique, permettent d'effectuer simultanément ou séquentiellement une imagerie diagnostique et une thérapie pour permettre le développement de méthodes personnalisées guidées par l'image. plans de traitement du cancer1. Dans l'ensemble, l'objectif du théranostic est d'identifier l'option de traitement la plus compatible pour les patients afin d'améliorer les résultats cliniques1. Les produits radiopharmaceutiques à base de chélateurs bifonctionnels (BFC) pour le théranostic sont composés d'un métal radioactif coordonné à un chélateur bifonctionnel attaché, via un lieur, à un vecteur de ciblage biologique2,3. Le vecteur recherche sélectivement et se lie à des biomarqueurs cellulaires uniques sur les cellules cancéreuses pour délivrer directement et sélectivement une charge utile radioactive, compatible avec les techniques d'imagerie ou la thérapie dépendant du type de désintégration radioactive subie par le radiométal, aux cellules cancéreuses2,3.

Les succès récents des essais cliniques avec des produits radiopharmaceutiques marqués au plomb 212 (212Pb), un isotope thérapeutique, suscitent un intérêt significatif pour le potentiel de la paire théranostique 203Pb/212Pb, équivalente à l'élément, comme moyen de développer des plans de traitement du cancer personnalisés et guidés par l'image pour les patients4. Le 203Pb est un isotope diagnostique qui se désintègre par capture électronique, libérant un photon de 279 keV (81 %) compatible avec la tomodensitométrie par émission de photons uniques (SPECT)5. Le 212Pb agit comme un isotope thérapeutique dans cette paire. Bien que le 212Pb soit un pur émetteur β, il est utilisé pour la thérapie alpha ciblée car il agit comme un générateur in vivo de ses filles émettrices d'alpha 212Bi (t1/2 = 60,5 min, Eα moy = 6,2 MeV, 36 %) et 212Po ( t1/2 = 0,3 μs, Eα moy = 8,9 MeV, Fig. 1)3,6. En raison de sa demi-vie plus longue par rapport à ses filles, l’utilisation du 212Pb permet d’augmenter le temps de préparation radiopharmaceutique.

Schéma de désintégration de (A) 203Pb et (B) 212Pb.

Bien que tous les composants des produits radiopharmaceutiques à base de BFC affectent le succès des TRP, l’importance de l’activité spécifique du radiométal, qui fait référence à la quantité d’activité mesurée par unité de masse du composé, est souvent négligée7. Les impuretés métalliques stables (non radioactives) présentes dans la solution radiométallique peuvent interférer avec le radiomarquage et, en fonction de la sélectivité du chélateur, peuvent être coordonnées par le chélateur. La compétition avec le radiométal peut réduire les rendements radiochimiques (RCY) et donc l'activité molaire apparente (Am) du produit radiopharmaceutique. Un Am faible peut affecter la cinétique et l’absorption au niveau du site tumoral et conduire à une mauvaise qualité d’analyse ou à un faible effet thérapeutique8. Par conséquent, l’amélioration de la pureté chimique de la solution radiométallique, et donc l’augmentation de l’activité spécifique, est essentielle au progrès des TRP. Pour les isotopes produits par cyclotron, par exemple le 203Pb, la plus grande impureté chimique est souvent le matériau cible9, ce qui nécessite une chimie de séparation efficace.