Dr. ir. Robin de Kruijff van het Reactor Instituut van de TU Delft onderzoekt alternatieve manieren voor de productie van radioactieve isotopen voor gebruik in de klinische praktijk. De isotopen worden gebruikt voor de diagnostiek en behandeling van kanker. “We zouden de nucleaire geneeskunde in de toekomst echt kunnen gaan personaliseren.”
Radionucliden zijn radioactieve isotopen die door het uitzenden van straling na een bepaalde tijd vervallen en overgaan tot andere elementen of isotopen. Ze kunnen alfa-, bèta- of gammadeeltjes uitstralen. In de oncologische praktijk worden ze gebruikt voor de diagnostiek en behandeling van tumoren. In het ziekenhuis houdt de afdeling Nucleaire Geneeskunde zich met radionucliden bezig. In de kliniek wordt veel gebruikgemaakt van radiofarmacons: verbindingen tussen radioactieve stoffen en doelgerichte targetfactoren die ervoor zorgen dat de radionucliden op de juiste plek in het lichaam komen.
Radionucliden worden in de kankerdiagnostiek gebruikt bij PET- of SPECT-scans. Doordat de uitgestraalde alfa- en bètadeeltjes schade kunnen toebrengen aan omliggende cellen, kunnen ze ook als oncologische behandeling worden gebruikt. Radionucliden worden onder andere in kernreactoren geproduceerd. De meeste radionucliden die voor medische doeleinden worden gebruikt, worden wereldwijd in zes grote reactoren gemaakt. In Nederland komen de meeste radionucliden van de kernreactor in Petten.
Dicht tegen de praktijk
Het TU Delft Reactor Instituut doet onderzoek naar straling. Een van de onderzoeksgroepen, Applied Radiation Isotopes, richt zich op de medische toepassingen van radionucliden. Robin de Kruijff doet onderzoek bij de groep. De Kruijff studeerde toegepaste natuurkunde aan de TU Delft. Tijdens haar masterstage kwam ze bij het Reactor Instituut terecht, waar ze ook haar promotieonderzoek deed. Na een uitstap naar het Argonne National Laboratory in de Verenigde Staten keerde ze terug naar de onderzoeksgroep, waar ze nu assistant professor is. Vorig jaar kende de NWO haar een Veni-subsidie toe.
“Toen ik met mijn studie begon, was ik ervan overtuigd dat ik verder wilde in de kwantumfysica, maar ik kwam er al snel achter dat ik het belangrijk vind om te werken naar een duidelijke toepassing. Ik wil weten waar ik mijn onderzoek voor doe, en ik wil mensen kunnen helpen. Door onderzoek te doen naar radionuclidentherapie en diagnostiek zit ik dichter tegen de praktijk aan.”
Haar promotieonderzoek ging over de inzet van alfanuclidentherapie. “Ik onderzocht de inzet van Actinium-225 bij de behandeling van tumoren. Bij de behandeling van tumoren koppelen we Ac-225 aan een tumorspecifieke targetfactor. Wanneer Ac-225 vervalt en het eerste alfadeeltje uitzendt, komt er energie vrij die ervoor zorgt dat Ac-225 loskomt van de targetfactor. De radionuclide kan zo ergens anders in je lichaam terecht komen. In mijn onderzoek keek ik hoe we dat effect konden beperken, en hoe we Ac-225 in de buurt van de tumor konden houden.”
Leveringszekerheid
De Kruijff: “Radionuclidentherapie is een alternatief voor chemotherapie. Als een radionuclide in de buurt van een tumor vervalt, brengen de uitgestraalde deeltjes schade toe aan de omliggende weefsels. Alfadeeltjes komen zo’n vijf à zes cellen diep, bètadeeltjes dringen meerdere centimeters door maar zijn minder krachtig. Door goed te kijken naar de halfwaardetijd van een radionuclide, en het type straling dat het uitzendt, kun je heel gericht behandelen.” Hierbij is men wel afhankelijk van de specificiteit van de targetfactor. Ondanks dat de therapie doelgericht is, zijn er ook bijwerkingen. “Uiteindelijk moet het radionuclide geklaard worden door de nieren, die daardoor schade kunnen oplopen,” aldus De Kruijff.
“Het productiesysteem dat we nu hebben werkt in principe prima, mits alles goed gaat. Als een van de zes reactoren uit gaat, wordt er al meteen moeilijk gekeken: waar halen we onze radionucliden vandaan? Alle reactoren zijn best oud, daarom wordt er in Petten een nieuwe gebouwd. Maar ik denk dat als er meer mensen in staat zijn deze isotopen te maken, we de leveringszekerheid kunnen vergroten. Ook zouden andere productieroutes mogelijk kunnen leiden tot minder radioactief afval.”
In haar Veni-onderzoek, waar ze ongeveer een half jaar geleden mee is gestart, onderzoekt ze deze alternatieve productiemethodes. Een van de isotopen waar ze zich op richt is Technetium-99m, dat voor het overgrote deel van de klinische diagnostiek wordt gebruikt. “Tc-99m maak je uit Molybdeen-99. Dat wordt met name geproduceerd in Petten, door uranium te splijten. Het nadeel is dat daar maar 6% Mo-99 uit ontstaat. De rest is grotendeels afval. Je kunt Mo-99 ook verkrijgen via een directere route, bijvoorbeeld een stabiel molybdeenisotoop met neutronen beschieten.
Deze alternatieve routes kennen we al, maar ze hebben wat nadelen. Zo heb je veel grotere hoeveelheden stabiel isotoop nodig om hetzelfde rendement te halen uit zo’n alternatieve route. We gebruiken generatoren om de isotopen van de reactor naar het ziekenhuis te brengen en Tc-99m en Mo-99 van elkaar te scheiden, en die kunnen zo’n massa aan molybdeen niet aan. In mijn Veni-onderzoek probeer ik dit rendement te verbeteren door nanomaterialen gebaseerd op molybdeen te gebruiken voor de Mo-99-generator.” De Kruijff hoopt dat het gebruik van verschillende isotopen in de klinische praktijk zo toegankelijker wordt, en dat uitval van een reactor minder invloed zal hebben op de leveringszekerheid van Tc-99m.
Scepsis
De onderzoeksgroep van De Kruijff werkt veel samen met Nederlandse umc’s, en ze merkt dat er tegenwoordig meer aandacht is voor alternatieve radionucliden. De Kruijff denkt dat het succes van Lutetium-177, een isotoop dat wordt gebruikt om gemetastaseerde prostaatkanker te behandelen, hier een grote rol in heeft gespeeld.1 Eerder werd er weinig onderzoek naar isotopen gedaan. “Het werd een circulair probleem: daardoor was er ook weinig goedkeuring voor medisch gebruik, was er geen vraag vanuit de artsen en produceerden we dus ook niet. En je kunt radionucliden niet in de kast laten staan.” Maar dat tij lijkt nu echt gekeerd: “Al het nucleaire onderzoek is in een stroomversnelling gekomen.”
“In principe kunnen we de hele isotopenkaart radioactief maken, maar er moet wel vraag naar zijn. Het is dus essentieel dat we goed blijven praten en samenwerken met de mensen die de radionucliden uiteindelijk in de kliniek gaan gebruiken, zowel in Nederland als wereldwijd.” De Kruijff is zelf enthousiast over het gebruikt van Terbium-isotopen. “Die zijn geschikt voor zowel diagnostiek als therapie. Chemisch gezien lijkt het best veel op Lu-177, en dus is de kans groot dat het met weinig moeite gekoppeld kan worden aan de targetfactoren die voor Lu-177 worden gebruikt. Omdat Lu-177 ook al in zoveel ziekenhuizen wordt gebruikt, denkt ze dat terbium, als alternatief, ook eerder geaccepteerd zal worden. “Er loopt nu al veel onderzoek naar.”
De Kruijff ziet ontzettend veel mogelijkheden voor het gebruik van radionucliden in de kliniek. “Voor iedere patiënt, met diens unieke tumoreigenschappen, is er wel een ander nuclide dat goed past. We zouden de nucleaire geneeskunde echt kunnen personaliseren. Ik hoop dat we door ons onderzoek hier, naar verschillende productie- en scheidingsmethoden, het gebruik van radionucliden in de kliniek zo toegankelijk maken dat we iedere patiënt die hier baat bij heeft, kunnen helpen.”
Referentie
1. Kratochwil C, et al. J Nucl Med 2016;57:1941-4.
Dr. Nina Wubben, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2023 vol 14 nummer 4
DEEL DIT ARTIKEL:
