Vid China Spallation Neutron Source (CSNS), en stor nationell vetenskaplig anläggning i Dongguan i Guangdong-provinsen, har ett avgörande genombrott skett inom utvecklingen av nästa generations radiofarmaka. Anläggningen har framgångsrikt uppnått massproduktion av tre nyckelisatoper för medicinskt bruk: radium-223, aktinium-225 och bly-212. Framsteget markerar slutet på ett långvarigt beroende av kostsamma och instabila globala leveranskedjor, med en förväntad årlig kapacitet att behandla över en miljon patienter till år 2031.
"Kärnvapenstridsspetsen" mot cancer
Varje år diagnostiseras närmare fem miljoner nya cancerfall i Kina, vilket utgör en fjärdedel av det globala totalantalet, med en dödlighet som överstiger 50 procent. I detta sammanhang beskrivs alfa-isotoper ofta som en "kärnvapenstridsspets mot cancer" på grund av deras högenergiska och korträckviddiga egenskaper. Dessa egenskaper möjliggör en exakt förstörelse av cancerceller samtidigt som skadorna på frisk vävnad minimeras.
Wang Sheng, chef för Spallation Neutron Source Science och professor vid Institutet för högenergifysik vid den Kinesiska vetenskapsakademin, förklarar mekanismen bakom tekniken. När alfa-isotoperna tränger in i cancercellerna avger de strålning som är kapabel att bryta båda strängarna i cancercellens DNA, vilket orsakar irreversibel skada. Utöver den direkta träffen kan alfa-isotoperna inducera en så kallad "åskådareffekt" (bystander effect). Detta sker genom att signalmolekyler frigörs från de förstörda cancercellerna, vilket i sin tur leder till döden för närliggande cancerceller som inte exponerats direkt för strålningen. Denna dubbla verkan gör isotoperna extremt värdefulla för riktad terapi vid tumörer i långt framskridna stadier, och de har redan visat utmärkt effekt vid behandling av prostatacancer och neuroendokrina tumörer.
Från linjäraccelerator till renhet över 99 procent
Separation och rening av alfa-isotoper har länge utgjort en betydande teknisk utmaning. För att övervinna detta har forskarteamet vid CSNS utnyttjat anläggningens högenergiska linjäraccelerator. Genom att tillvarata överskottsström från strålknippet (excess beam current) bestrålas ett staplat toriummål, vilket utgör råmaterialet för isotopproduktionen.
Ur de hundratals isotoparter som uppstår i processen har forskarna, genom en egenutvecklad separations- och reningsprocess, lyckats extrahera radium-223, aktinium-225 och bly-212. Tester bekräftar att den resulterande radionuklidrenheten överstiger 99 procent, vilket innebär en kvalitet som är fullt jämförbar med importerade motsvarigheter. Detta utgör en framgångsrik multifunktionell tillämpning av den nationella vetenskapliga anläggningen.
Eliminerade spridningsrisker och sänkta kostnader
Produktionsmetoden vid CSNS skiljer sig markant från äldre tekniker. Professor Dai Xiongxin, som är ansvarig för industrialiseringsprojektet av alfa-isotoper, konstaterar att processen inte förlitar sig på neutronbestrålning, till skillnad från traditionella kärnreaktorer. Detta eliminerar spridningsriskerna förknippade med höganrikat uran. Samtidigt erbjuder metoden en flexibel produktionskapacitet, bredare tillgång till råmaterial och avsevärt lägre kostnader.
För att accelerera övergången från laboratorieforskning till klinisk tillämpning undertecknade Spallation Neutron Source Science Center lördagen den 28 mars ett samarbetsavtal med China Isotope & Radiation Corporation. Avtalet syftar till att kombinera parternas styrkor inom forskning, utveckling och industrialisering av Kinas egenutvecklade alfa-radiofarmaka.
Vägen mot storskalig klinisk tillämpning
För närvarande pågår arbetet med att uppföra en dedikerad produktionslinje för alfa-isotoper. När denna anläggning står färdig kommer den att besitta en årlig produktionskapacitet som kan leverera råmaterial till närmare en miljon patientdoser. Genom att kombinera avancerad acceleratorfysik med innovativ kemisk rening har ett kritiskt steg tagits för att säkra tillgången till nästa generations riktade cancerbehandlingar, helt oberoende av externa leveranskedjor.