Radionuklidi Gallium-68 ja siitä johdettujen yleisimpien radiomerkkiaineiden käyttö neuroendokriinisten kasvainten diagnosoinnissa

Abstract

Isotooppilääketieteessä käytettävän kahden erilaisen kuvantamismenetelmän yhdistelmällä; hybridikuvantamisella saadaan yhdellä kuvantamiskerralla ns. fuusiokuva, joka sisältää informaatiota anatomiasta ja metaboliasta. Radioaktiivisia merkkiaineita hyödyntämällä nämä erittäin herkät kuvantamistekniikat auttavat ymmärtämään solutasolla tapahtuvia biologisia prosesseja. Positroniemissiotomografialla saadaan tuotettua kuvaa, joka ilmaisee radioaktiivisen merkkiaineen jakautumisesta halutussa kohteessa.

Opinnäytetyössä käsiteltiin radionuklidi Gallium-68:sta johdettuja yleisimpiä 68Ga-DOTATOC, 68Ga-DOTATATE ja 68Ga-DOTANOC radiomerkkiaineita neuroendokriinisten kasvainten diagnosoinnissa. NET-kasvainten (neuroendocrine tumor) ekspressoimia somatostatiinireseptoreita hyödynnetään PET/TT-kuvantamisessa leimaamalla somatostatiinianalogi Ga-68-positroniemitterillä. Ga-68-pohjaisten radiomerkkiaineiden tuottaminen ja niiden kliininen käyttö olivat työn keskiössä. Lisäksi työssä tuotiin esille syöpää sairautena sekä säteilysuojelullisia ydinkohtia isotooppikuvantamisessa ja radiomerkkiaineen tuottamisessa.

Työstä käy ilmi mm. 68Ga-DOTATOC:n hyödyt verrattuna (F-18 FDG) fluorideoksiglukoosi merkkiaineella tehdyissä NET-kasvainten ja niiden leesioiden kuvantamisessa sekä 68Ga-DOTATATE:n hyödyt verrattuna (123I-MIBG) Jodi-123 metaiodobenzylguadinen käytöstä pahanlaatuisia hermokasvaimia; feokromosytoomaa, paragangliomaa ja medullaarista kilpirauhaskasvainta diagnosoitaessa. Työ sisältää laajan sitoutumiskirjon omaavan 68Ga-DOTANOC radiomerkkiaineen käyttöä diagnostiikassa. Lisäksi työstä käy esille joitakin Ga-68-pohjaisten radiomerkkiaineiden keskinäisiä eroja ja käyttöindikaatioita.

Opinnäytetyön menetelmänä toimi kirjallisuuskatsaus, ja prosessia ohjasivat kaksi tutkimuskysymystä. Aineistoa kerättiin lähdekriittisesti ja monipuolisesti Science Direct, PubMed, Medic, Terveysportti tietokantoja sekä alan kirjallisuutta, Googlea ja Google Scholaria hyödyntäen.

Katsauksen tulosten perusteella voidaan todeta, että radionuklidi Gallium-68 johdettujen radiomerkkiaineiden hyödyt NET-kasvainten PET/TT -kuvantamisessa ovat kiistattomia sen tuoman herkkyyden, spesifisyyden, nopeuden, kustannustehokkuuden, käytön helppouden ja yleistymisen myötä. Lisäksi sen nopean puoliintumisajan puitteissa potilaan saama säderasitus jää vähäiseksi. Uusien Ga-68-radiomerkkiaineiden kehittäminen, ja niiden käyttö diagnostiikassa lisääntyy. Katsaus tuo myös esille Gallium-68 radiomerkkiaineiden globaaleja tulevaisuuden näkymiä kliinisessä tutkimuskäytössä.

Jatkotutkimusaiheeksi esitetään PET-MRI, Positron Emission Tomography / Magnetic Resonance Imaging eli PET/MK Positron Emission Tomography / Magneettikuvaustutkimuksia käsittelevää aihetta. Lisäksi ehdotetaan jatkotutkimusta yhä kehittyvien Ga-68-pohjaisten radiomerkkiaineiden käytöstä tulehdusten ja infektioiden diagnosoinnissa hybridikuvantamista hyödyntäen.

A combination of two different imaging methods is used in nuclear medicine; using hybrid imaging we can get an image fusion which contains information about anatomy and metabolism at once. By utilizing radioactive markers these highly sensitive imaging techniques help understand biological processes at the cellular level. Positron emission tomography produces an image indicating the distribution of radioactive marker in the desired target.

This thesis discusses the most common 68Ga-DOTATOC, 68Ga-DOTATATE and 68Ga-DOTANOC radiolabels derived from Gallium-68 in the diagnosis of endocrine tumors. The somatostatin receptors expressed by the NET tumor (neuroendocrine tumor) are utilized in PET/TT imaging by labelling the somatostatin analogue with Ga-68-positron emitter. The production of the Ga-68 based radiolabels and the clinical use of it, radiation protection at positron emission tomography and in the production of a radiolabel, as well as cancer as a disease, are at the centre of my work.

Among other things this thesis reveals the benefits of 68Ga-DOTATOC compared to 18 F-labelled fluorideoxyglucose (F-18 FDG) in the imaging of NET tumors and their lesions. Furthermore, the benefits of 68Ga-DOTATATE compared to I-123 MIBG, alias Jodi-123 metaiodobenzylguanate in the diagnosis of malignant neoplasms; pheochromocytoma, paraganglioma and medullary thyroid tumor are discussed. This work includes commitment to a wide amount of 68Ga-DOTANOC radiolabels in diagnostics. In addition this thesis discusses some of the differences between different Ga-68-radiolabels and the usage indications between them.

The thesis is a literature review and the process was guided by two research questions. The material was collected using a source critical and versatile method through Science Direct, PubMed, Medic, Terveysportti databases, and literature, also using Google and Google Scholar.

Based on the results of this review, it can be stated that the benefits of using radiolucid Gallium-68 derived radiolabels in imaging PET/CT of NET tumors are undeniable due to its sensitivity, specificity, speed, cost efficiency, ease of use and generalization. In addition, within the rapid half-life, the radiation load received by the patient remains low. The development of new Ga-68-markers and their use in diagnostics will increase in the future. The review also introduces the global prospects for the Gallium-68 radiolabel in clinical research.

As a follow-up research subject I would propose a review of PET-MRI, Positron Emission Tomography / Magnetic Resonance Imaging. I also suggest continuing research on using the still developing Ga-68 based radiolabels in the diagnosis of inflammations and infections by utilizing hybrid imaging.