Cyklotron CERAD dotarł do Świerka

Cyklotron CERAD zaprojektowany i zbudowany przez belgijską firmę IBA (Ion Beam Applications S.A.) został zainstalowany w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). W cyklotronie będą rozpędzane protony i cząstki alfa do energii 30 MeV oraz deuterony do energii 15 MeV. Bombardując nimi odpowiednio dobrane tarcze będzie można wytwarzać radionuklidy takie jak ⁸⁹Zr czy ²¹¹At, które do tej pory nie były otrzymywane w NCBJ i nie były powszechnie dostępne w Polsce. Dzięki nowemu urządzeniu w Świerku będzie można prowadzić badania nad nowymi radiofarmaceutykami, w szczególności takimi, które zostaną specjalnie zaprojektowane pod potrzeby indywidualnych pacjentów.

Cyklotron Cyclone 30 XP w tym tygodniu dotarł do swego miejsca przeznaczenia, Centrum Projektowania i Syntezy Radiofarmaceutyków Ukierunkowanych Molekularnie – CERAD w Świerku. Urządzenie jest jednym z najbardziej zaawansowanych cyklotronów i jednym z trzech, które mogą przyspieszać trzy różne cząstki naładowane.

"To ogromna satysfakcja, że po wielu staraniach, infrastruktura projektu CERAD w NCBJ wzbogaciła się o cyklotron Cyclone 30XP" - mówi profesor Renata Mikołajczak kierująca projektem. "W ten sposób dołączamy do elitarnego grona jednostek naukowo-badawczych dysponujących unikatową aparaturą badawczą, tj. cyklotronem przyspieszającym protony, deuterony i cząstki alfa. Dzięki temu urządzeniu będziemy mogli wytwarzać izotopy promieniotwórcze dotychczas w Polsce trudnodostępne. Otwiera to pole do projektowania innowacyjnych leków, które będziemy wytwarzać w CERAD."

Jak w każdym tego typu urządzeniu, bieg przyspieszanych cząstek - protonów, alfa i deuteronów, będzie rozpoczynał się od źródła jonów umieszczonego w jego części centralnej. Jony będą przyspieszane przez pole elektryczne, a tor ich ruchu będzie wymuszany przez pole magnetyczne wytwarzane przez zestaw miedzianych cewek. Przyspieszane cząstki będą poruszały się od centralnego źródła po spirali. Wraz ze wzrostem promienia jony uzyskają coraz większe energie. Korpus magnesu stanowi duży elektromagnes składający się z zestawu 4 sektorów. Każdy sektor został zainstalowany na stalowej płycie. Pomiędzy płytami - górną i dolną - wytwarzane jest pole magnetyczne potrzebne do utrzymania cząstek na ich kołowych torach. Ostatecznie rozpędzone jony będą bombardowały specjalnie dobrane tarcze, prowadząc w nich do powstania izotopów oczekiwanych przez naukowców. Wytworzony materiał trafi do laboratoriów produkcyjnych, gdzie będzie dalej przetwarzany w celu uzyskania radiofarmaceutyków lub ich prekursorów, oraz do laboratoriów naukowych, w których będą prowadzone badania nad nowymi preparatami i sposobami ich wykorzystania.

Cały nowy kompleks laboratoryjny CERAD w Świerku jest już na ukończeniu. Zaoferuje on naukowcom 2500 m² powierzchni badawczej i infrastrukturalnej. Budynki kompleksu są wyposażane w najwyższej klasy urządzenia badawcze i produkcyjne. Badania będą prowadzić tu przede wszystkim naukowcy z uczelni i instytutów współtworzących projekt. Będą oni poszukiwać nowych radiofarmaceutyków do diagnostyki i terapii, opartych na aktywnych biologicznie ligandach działających na poziomie komórkowym i molekularnym. Mając do dyspozycji szeroką gamę izotopów promieniotwórczych wytwarzanych w cyklotronie lub w reaktorze także działającym w NCBJ, będzie można projektować znaczniki izotopowe umożliwiające wcześniejsze i bardziej precyzyjne wykrywanie schorzeń, a co za tym idzie, wcześniejsze wdrażanie odpowiednich procedur terapeutycznych. Uczeni, projektodawcy centrum, chcą łączyć techniki izotopowe z innymi metodami diagnostycznymi opartymi np. o molekularne markery stanu chorobowego czy obrazowanie z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego. Dzięki szerokiemu spektrum dostępnych izotopów promieniotwórczych będzie można tak dobrać energię promieniowania i biologiczny okres półtrwania leku w organizmie, by zapewnić optymalną dawkę terapeutyczną, uwzględniając charakter i rozległość choroby, oraz indywidualną sytuację chorego. W nowych laboratoriach będą opracowywane zarówno leki finalne, jak i ich prekursory służące do przygotowywania radiofarmaceutyków.

Lista radionuklidów interesujących z medycznego punktu widzenia, które wkrótce będą dostępne w świerku, obejmuje kilkadziesiąt elementów – od najlżejszego fluoru ¹⁸F, do najcięższego aktynu ²²⁵Ac. Powstałe w napromienianych tarczach odpowiednie radionuklidy muszą zostać najpierw z nich wydzielone, a następnie dokładnie oczyszczone – stosuje się w tym celu zarówno metody chemiczne, jak i fizyczne. W dalszej kolejności radionuklidy zostają przyłączone do odpowiednich struktur chemicznych o powinowactwie np. do komórek nowotworowych. Struktury te stanowią dla radionuklidów nośniki transportujące je do wnętrza organizmu w pożądane miejsce. Nośnikami są najczęściej peptydy, tak dobierane, by gromadziły się w chorobliwie zmienionych komórkach. Dzięki promieniowaniu emitowanemu w wyniku rozpadu promieniotwórczego radionuklidów przyłączonych do nośników i nagromadzonych w komórkach rakowych, można zdiagnozować miejsca chorobowe u pacjenta. Służą do tego tomografy typu PET i SPECT. W podobny sposób można zastosować radioizotopy do radioterapii wewnętrznej. W tym przypadku zamiast izotopu promieniotwórczego wysyłającego użyteczne diagnostycznie promieniowanie beta+ lub gamma, można dostarczyć do chorych komórek nuklidy emitujące promieniowanie, które niszczy komórki rakowe (beta – lub alfa). Zadaniem naukowców opracowujących nowe radiofarmaceutyki jest odpowiednie dobranie zarówno radioizotopu jak i nośnika tak, by uzyskać jak najlepszy efekt diagnostyczny lub terapeutyczny, precyzyjnie trafić w miejsce choroby i wywołać jak najmniej niepożądanych skutków ubocznych.

Infrastruktura badawcza powstająca w ramach projektu CERAD będzie miała charakter otwarty i będzie udostępniana do prowadzenia prac badawczych m.in. w ramach programów sieciowych European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI), Sieci Naukowej „Radiofarmacja i Medycyna Nuklearna”, a także do celów kształcenia akademickiego. W szczególności będą się w nim kształcić specjaliści z zakresu radiofarmacji. We współpracy międzynarodowej m.in. w ramach programów COST przyjmowani będą naukowcy prowadzący badania ze środków Short Term Scientific Mission i stypendiów naukowych i szkoleniowych Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej. Zgłaszane projekty będą ocenianie przez Radę Konsorcjum pod względem jakości naukowej, uwzględniając całkowite koszty projektu oraz bazę niezbędną do jego uruchomienia. Już dziś są dowody bardzo dużego zainteresowania podmiotów zagranicznych polskim przedsięwzięciem. Centrum będzie także realizować zlecenia komercyjne w zakresie badania i wytwarzania radiofarmaceutyków.

Koordynatorem konsorcjum CERAD jest Narodowe Centrum Badań Jądrowych. W skład konsorcjum wchodzą: Uniwersytet Warszawski, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawski Uniwersytet Medyczny, Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Uniwersytet Medyczny w Białymstoku. Projekt CERAD jest współfinansowany ze środków Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój. Instytucją wdrażającą VI Oś Priorytetową POIR w Polsce („Zwiększenie potencjału naukowobadawczego” realizowaną w ramach Działania 4.2. „Rozwój nowoczesnej infrastruktury badawczej sektora nauki”) właściwą do finansowania Projektu, jest Ośrodek Przetwarzania Informacji – Państwowy Instytut Badawczy.