Forskning

Bruk av radioaktive forbindelser i forskning og medisin

For mer enn 90 år siden utviklet den Ungarske fysikeren George de Hevesy en metode med bruk av radioaktivitet for å analysere og spore biologiske prosesser. Metoden ga et vitenskapelig gjennombrudd for å kunne studere biologiske prosesser i levende organismer. Bruken av radioaktive sporstoffer gir i dag økt kunnskap om normal fysiologi og sykdomstilstander.

Ved å introdusere et radioaktivt atom i et molekyl som inngår i en biokjemisk prosess er det mulig å følge og å måle prosessen der det skjer inne i den levende organismen. Avhengig av type radioaktivitet kan man benytte ulike detektor/skanner-systemer for avbildning (måling) av strålingen. De mest vanlige skannerne er SPECT og PET, hhv «Single Photon Emission Computed Tomography» og «Positron Emission Tomography». De følsomme detektorene kan lokalisere stråling der den befinner seg i en levende organisme og dermed kvantifisere en gitt fysiologisk prosess. Studier med molekylær avbildning gir nyttig informasjon i forhold til sykdom og normaltilstand og kan potensielt brukes til å stille medisinske diagnoser.

For molekylær avbildning av fysiologiske prosesser kan man i prinsippet lage et radioaktivt sporstoff av alle typer kjemiske byggesteiner som kroppen trenger for å bygge opp celler og vev, eller man kan bruke hormoner, medisiner eller ulike andre stoffer som påvirker kroppen fysiologisk. For at man skal kunne gjøre målinger, eller avbildninger, må molekylet være merket med en radioaktiv isotop (variant av et grunnstoff) som sender ut «bildegivende stråling». Slike radioaktive atomer kan for eksempel være isotoper av karbon, oksygen, nitrogen eller fluor. I utgangspunktet kan man «merke» de fleste molekyler radioaktivt, uten at det forstyrrer molekylenes normale funksjon.

Dypere kunnskap om organismers fysiologi og matchende radioaktive sporstoffer gir, sammen med de følsomme skannerne for molekylær avbildning, unike muligheter for biologisk og medisinsk forskning. Man kan gjøre nøyaktige målinger etter injeksjon av mindre enn en milliarddels gram av et slikt stoff, følge dets vandring i kroppen og måle nøyaktig hvor mye som tas opp i en hvilken som helst liten del av kroppen. Denne informasjonen kan fortelle noe om de normale eller unormale biokjemiske prosessene. Mengden av radioaktivitet som anvendes i slike undersøkelser er så lav at strålingsdosen blir omtrent som fra en større røntgenundersøkelse.

De samme prinsippene som ligger bak bruken av radioaktive sporstoffer for molekylær avbildning og diagnostikk med gamma-emittere, kan også benyttes for å drepe uønskede celler som for eksempel kreft. Stråling fra atomer som sender ut alfa- eller beta-stråling virker annerledes på cellene. Denne typen strålingen avsetter mye energi på korte avstander, det meste innen noen få cellediametere. På denne måten kan det gis en avgrenset strålingsdose som dreper de nærmeste cellene. Dersom man har et sporstoff som kan identifisere og lokalisere kreftceller med PET eller SPECT kan det radioaktive atomet byttes ut med et radioaktivt atom for terapeutisk bruk. Dette konseptet med kombinasjon av diagnostikk og terapi omtales som teranostikk. Dette representerer et voksende område innen radiofarmasøytisk forskning og klinisk bruk.

Forskning ved NMS

Siden åpningen av senteret i 2006 har NMS bygget opp en egen forskningsavdeling med spesiallaboratorier og kompetanse for det tverrfaglige feltet rundt radiofarmasøytisk forskning og utvikling. Dette innebærer laboratorier for å produsere radioaktivitet, kjemiske arbeider som krever ulik grad av strålevern og prekliniske laboratorier for karakterisering av radioaktive sporstoffer i celler og i dyremodeller. Vårt spesialiserte forskningsteam består av forskere fra feltene farmasi, veterinærmedisin, radio- og kjernekjemi, medisinalkjemi og medisinsk fysikk. Vi er engasjert i ulike forskningsprosjekter som nukleær teknologi for å bedre tilgangen på viktige radionuklider, radiokjemiske prosjekter for å utvikle og lage nye sporstoffer, automasjon av kjemiske prosesser for å kunne fremstille større mengder, og karakterisering og sammenlikning av produktkandidater i prekliniske modeller. Vi har prosjekter og samarbeid med Universitetet i Oslo og Oslo Universitetssykehus blant annet relatert til diagnose og behandling av kreft, nevrologiske sykdommer og hjerte og karsykdommer.