大分子、小分子藥物扎堆的年代,誰是下一個藥企必爭之地?或是核素藥物。
而隨著可編程計算機和掃描成像技術的引入,核素成像更為普及,核醫(yī)學也隨之飛速發(fā)展。本篇將繼續(xù)從核藥、核醫(yī)學的興起與挑戰(zhàn)談起。20世紀前半葉,原子物理學的大發(fā)展為核醫(yī)學奠定了堅實的基礎,尤其是原子能委員會(AEC)“利用核能促進人類健康”(原子和平計劃)的提出,進一步促使了放射性核素在醫(yī)學領域的應用。核醫(yī)學的重大發(fā)現,是通過對生物過程、化學、物理學和計算機技術的基本理解的進步而實現的。在過去的50年里,核醫(yī)學在國家實驗室、學術界和工業(yè)界的通力合作下迎來了快速發(fā)展:研究人員開發(fā)出了生產放射性核素的核反應堆和粒子加速器、合成了可用于成像和治療的放射性藥物,以及可以檢測在人體內積累的放射性核素所發(fā)出的輻射的儀器。核醫(yī)學的一個重要方面是放射免疫測定(RIA)。但是,隨著不需要大量記錄的熒光抗體技術被開發(fā)出來后,RIA基本上就從現代醫(yī)學中消失了。自20世紀70年代以來,被納入核醫(yī)學的主要新程序和材料包括心肌灌注成像、門控血池研究、肝膽成像、氣溶膠通氣研究、標記的白細胞、奧曲肽、甲氧芐胍和甲狀旁腺成像。增長最快的新模式是18F-FDG PET。隨著最近CT的加入,創(chuàng)造出核心的解剖和功能圖像,融合研究已經成為一個令人興奮和強大的新的補充程序。同一時期,儀器設備也發(fā)生了巨大的變化。在ABNM成立之初,直角掃描器通常用于成像。γ-相機于1958年獲得專利,并于1961年首次上市,是一個相對簡單的設備。所有的成像都使用模擬技術。圖像出現在陰極射線管上,并通過攝影進行記錄。當寶麗來(Polaroid Corp.)的即時攝影出現時,它被廣泛使用,通常使用3個鏡頭系統(tǒng),以3個不同的光圈拍攝圖像。伴隨著核醫(yī)學的發(fā)展,核藥學逐漸成為專業(yè)藥學的一個領域,并得到了巨大的發(fā)展。該領域的早期領導者包括威廉H布里納和約翰E克里斯蒂安,他們成為20世紀60年代初的第一批核藥學專家。這些核藥學的先驅們在1955年的《美國藥典》第十五次修訂版中發(fā)表了第一批放射性藥物專論。到了1975年,美國藥劑師協(xié)會(APhA)承認核藥學是一個專業(yè)實踐領域。核醫(yī)學的未來取決于幾個領域的授權技術的發(fā)展。這些技術包括:經濟有效地增加獲得放射性核素的機會,使化學過程小型化,從而有可能生產多種不同的放射性藥物,以滿足臨床前和臨床需求,并提高SPECT、PET和聯合模式成像的速度和分辨率。充分發(fā)揮核醫(yī)學在推動醫(yī)學科學和病人護理方面的潛力的主要障礙之一,是短半衰期(即小于30分鐘)的放射性核素的可及性有限。盡管這些放射性核素有許多優(yōu)點,但它們的使用決定了成像必須在生產放射性核素的設施附近進行。目前的供應來自幾個主要用于生產氟-18的回旋加速器。這種回旋加速器的初始投資是200萬美元,另外還需要50萬美元的翻新和安裝費用。假設不需要大修,至少還需要80萬美元來支付每年的運營費用。如果開發(fā)出一種低成本、低維護的加速器,例如臺式儀器將會大大降低醫(yī)療成本。這種緊湊型發(fā)生器的一些設計規(guī)格包括:使用現代工程和新目標設計的微型線性質子加速器,將氦-3原子加速到摻有氘的主目標中以產生15MeV質子,基于光核的同位素生產,以及激光刺激的質子生產;設計中也要考慮到屏蔽和盡量減少外部輻射。目前,材料科學和微流控技術正在取得顯著的進展,為核醫(yī)學提供了獨特的機會。放射性化學生產系統(tǒng)的微型化有可能提高反應產量,增加成本效益,并將產品的使用范圍擴大到更多用戶。這些較小的設備與緊湊的放射性核素發(fā)生器相結合,可能有助于生產多種放射性藥物,以滿足研究人員和醫(yī)生的臨床前和臨床需求。化學的小型化將使減少輻射屏蔽要求成為可能,并進一步簡化制備放射性藥物所需的基礎設施。新的化學試劑,如聚合物支持的前體,也可用于生產更清潔、更高的特定活性示蹤劑。提高比活性和減少雜質將有助于FDA對示蹤劑的批準。PET和SPECT都依賴于多元素輻射探測器來產生放射性核素分布的解剖學圖像。通過提高成像中使用的多元素輻射探測器的能量分辨率,可以大大減少對這種散射的檢測。這可以通過開發(fā)具有越來越高的輻射探測效率(光電吸收)、短時分辨率、良好的能量分辨率、高亮度和低死區(qū)時間的探測器來實現。現在正在開發(fā)下一代快速、高效的閃爍體,以支持國土安全的應用,這些閃爍體旨在具有這種探測器特性的最佳組合。這些新的探測器材料被納入下一代PET和SPECT設備后,將大大改善核醫(yī)學成像。(4)聯合模式成像(PET/CT、PET/MRI和SPECT/CT)CT、MRI和PET都能提供正常和病變組織的互補"視圖",其中PET提供定量的功能信息,MRI和CT掃描提供高分辨率的解剖信息。隨著具有高特異性活性的分子靶向放射性核素的開發(fā),以及PET的靈敏度和分辨率的提高,使高分辨率、時間性成像成為可能,聯合模式成像的力量將急劇增加。20世紀70年代開發(fā)的用于顯微鏡圖像重建的簡單方法已不足以重建用PET和SPECT拍攝的圖像。圖像是用迭代程序重建的,這些程序考慮到了圖像空間和探測器或投影空間之間的關系。兩者之間的聯系被稱為系統(tǒng)矩陣。在現代成像技術中,系統(tǒng)矩陣變得相當大。隨著計算技術的發(fā)展,聯合模式成像的潛力將得到充分實現,以管理噪音(即增加信號與背景的比率),改善分割、特征識別和多模態(tài)圖像登記。核醫(yī)學領域是多學科的,成功開發(fā)并向患者提供這些可能拯救生命的程序,需要來自放射科、核醫(yī)學、心臟病學、腫瘤學、精神病學、傳染病學、外科和內分泌學等臨床領域的專家與影像專家、工程師、計算機科學家、物理學家、化學家和分子生物學家合作。在過去的50年里,核醫(yī)學的發(fā)展是廣泛的,未來是光明的。然而,為使該領域蓬勃發(fā)展,有一些科學、監(jiān)管和財政方面的障礙需要解決。在過去的50年里,核醫(yī)學的大多數重大發(fā)展都是利用了大量的工程和物理科學基礎設施,這些基礎設施是為支持核物理、中子科學和核能技術的研究而開發(fā)的,其中包括但不限于核電生產和核推進。然而今天,大量核物理研究基礎設施已經大大減少,維持核物理及新領域的研究以推動核醫(yī)學發(fā)展所需的財政支持已經減少,剩下的資金通常是授予小規(guī)模的科學家團隊,持續(xù)時間很短。因此,研究團隊主要集中在短期的原理性驗證實驗上,而不是持續(xù)開發(fā)實用的儀器或放射性示蹤劑化學方法。這種研究重點的變化極大地阻礙了核醫(yī)學下一代技術的發(fā)展,而這些技術有可能實現更多的個性化醫(yī)療服務。研究人員面臨著新藥研究(IND)申請過程中的監(jiān)管障礙,有限的同位素供應,以及放射性藥物化學、放射性藥物學和圖像采集與解釋方面的專業(yè)知識短缺。這些都是將新型成像劑、放射治療劑和設備推向臨床環(huán)境的障礙。監(jiān)管要求給轉化研究和臨床調查帶來了額外的障礙。除了常規(guī)的藥物監(jiān)管,放射性藥物還面臨額外的審查,有獨特的監(jiān)管和批準途徑。有時,這些要求,如廣泛的毒理學測試,是不可預測的,造成了相當大的財政負擔,經常超出學術界研究人員的能力。有人擔心,這些監(jiān)管障礙已經阻礙了轉化研究。核醫(yī)學是醫(yī)學中最具活力的領域之一,為癌癥和心血管疾病提供了新的和更有效的治療方法。加速器工程、計算機科學、材料科學、化學和納米技術的新發(fā)展表明,未來可以制造出新一代的核醫(yī)學儀器和放射性藥物,它們將更便宜、更廣泛和更精確。盡管面臨諸多挑戰(zhàn),但通過為新藥上市提供更有效和更低成本的策略、提高對異常生理狀況的理解、投資放射性核素生產的基礎設施、培訓和培養(yǎng)下一代核醫(yī)學研究人員、技術人員和臨床醫(yī)生以及制定一個能夠維持核醫(yī)學研究的計劃,我們都將收獲更好的醫(yī)療保健。National Research Council(US)and Institute of Medicine(US)Committee on State of the Science of Nuclear Medicine.Advancing Nuclear Medicine Through Innovation.Washington(DC):National Academies Press(US);2007.2,Nuclear Medicine.Available from:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11471/
來源:藥智網 ,作者青梅