Dược chất phóng xạ là gì? Các công bố khoa học liên quan

Khái niệm dược chất phóng xạ

Dược chất phóng xạ là các hợp chất dược lý chứa ít nhất một đồng vị phóng xạ, được sử dụng trong y học hạt nhân nhằm mục đích chẩn đoán hình ảnh hoặc điều trị bệnh. Khác với thuốc thông thường, dược chất phóng xạ phát ra bức xạ ion hóa có thể được ghi nhận bởi các thiết bị hình ảnh chuyên dụng như PET hoặc SPECT để tạo dữ liệu định lượng và định vị chức năng sinh học bên trong cơ thể.

Chúng có thể phát tia gamma, tia beta hoặc tia alpha, tùy thuộc vào loại đồng vị phóng xạ sử dụng. Mỗi loại bức xạ có đặc điểm riêng: tia gamma thường dùng để ghi hình do khả năng xuyên mô tốt; tia beta và alpha mang năng lượng cao hơn, thích hợp trong điều trị vì có khả năng phá hủy tế bào tại chỗ.

Dược chất phóng xạ không gây tác dụng dược lý qua tương tác sinh hóa như thuốc thông thường, mà tác động chủ yếu bằng cách phát xạ năng lượng ion hóa tại đích sinh học.

Thuộc tính	Dược chất phóng xạ
Thành phần chính	Đồng vị phóng xạ + hợp chất mang
Cơ chế tác động	Phát xạ ion hóa tại mô đích
Ứng dụng	Chẩn đoán hình ảnh, điều trị ung thư
Thiết bị ghi nhận	PET, SPECT, gamma camera

Cấu trúc và phân loại dược chất phóng xạ

Một dược chất phóng xạ thường được cấu tạo bởi ba phần chính: chất mang (ligand hoặc biomarker), đồng vị phóng xạ (radionuclide), và trong một số trường hợp có thêm cầu nối (linker) để tăng ổn định hoặc điều chỉnh sinh khả dụng. Sự kết hợp giữa ligand và đồng vị là yếu tố quyết định khả năng định vị mô đích và độ an toàn của sản phẩm.

Các phân loại chính theo mục đích sử dụng lâm sàng:

• Chẩn đoán: sử dụng đồng vị phát tia gamma hoặc positron, ví dụ ^99mTc, ¹⁸F
• Điều trị: sử dụng đồng vị phát tia beta hoặc alpha, ví dụ ¹³¹I, ¹⁷⁷Lu, ²²³Ra

Có thể phân loại thêm theo cấu trúc hóa học:

1. Hợp chất nhỏ: dễ khuếch tán, thời gian bán hủy ngắn
2. Kháng thể đánh dấu: gắn đặc hiệu vào khối u, thời gian tuần hoàn dài
3. Peptide gắn thụ thể: ví dụ DOTATATE cho u thần kinh nội tiết

Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn đồng vị phóng xạ bao gồm:

• Thời gian bán hủy sinh học
• Năng lượng phát xạ
• Mức độ xuyên mô và an toàn phóng xạ

Cơ chế hoạt động trong cơ thể

Sau khi tiêm vào cơ thể, dược chất phóng xạ di chuyển qua tuần hoàn máu và tìm đến mô đích dựa trên cơ chế sinh học của chất mang. Có thể là sự hấp thu chọn lọc (như iod vào tuyến giáp), liên kết thụ thể (như PSMA trong ung thư tiền liệt tuyến), hoặc vận chuyển chủ động.

Khi đến mô mục tiêu, đồng vị phát xạ năng lượng ion hóa. Đối với mục tiêu chẩn đoán, các tia này xuyên qua mô và được ghi nhận bởi thiết bị hình ảnh. Trong điều trị, năng lượng phát ra gây tổn thương DNA tế bào đích dẫn đến chết tế bào theo cơ chế apoptosis hoặc hoại tử.

Ví dụ cơ chế hấp thu của ¹⁸F-FDG dựa vào tăng chuyển hóa glucose trong tế bào ung thư. Dược chất này tương tự glucose nên được hấp thu mạnh tại khối u, cho phép phát hiện sớm các ổ di căn hoặc tái phát bệnh.

Đồng vị	Bức xạ	Ứng dụng	Thời gian bán hủy
99mTc	Tia gamma	Chẩn đoán hình ảnh đa cơ quan	6 giờ
18F	Positron (PET)	Định vị khối u chuyển hóa cao	110 phút
131I	Tia beta và gamma	Điều trị ung thư tuyến giáp	8 ngày
177Lu	Tia beta	Điều trị ung thư nội tiết	6.7 ngày

Ứng dụng trong chẩn đoán y học

Dược chất phóng xạ đã cách mạng hóa lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh bằng cách cung cấp thông tin chức năng và sinh học ở mức phân tử. Các kỹ thuật như PET và SPECT cho phép theo dõi tiến triển bệnh, phân biệt mô lành – mô bệnh và đánh giá hiệu quả điều trị mà không cần can thiệp xâm lấn.

Ứng dụng phổ biến trong lâm sàng:

• FDG-PET: phát hiện ung thư, theo dõi tái phát, đánh giá đáp ứng hóa trị
• Technetium-99m MDP: ghi hình xương, phát hiện di căn xương sớm
• Sestamibi scan: đánh giá tưới máu cơ tim

Ưu điểm nổi bật:

1. Ghi nhận quá trình sinh học trước khi có thay đổi hình thái
2. Độ nhạy và độ đặc hiệu cao trong phát hiện ung thư
3. Cho phép phân tầng nguy cơ và lập kế hoạch điều trị cá nhân hóa

FDG-PET đặc biệt có giá trị trong các loại ung thư có chuyển hóa cao như lymphoma, phổi, đại trực tràng, tụy. Trong khi đó, các chất đánh dấu mới như ⁶⁸Ga-DOTATATE hoặc ¹⁸F-PSMA đang mở rộng đáng kể tiềm năng ứng dụng lâm sàng.

Ứng dụng trong điều trị

Dược chất phóng xạ không chỉ đóng vai trò chẩn đoán mà còn là một phương pháp điều trị chính xác và hiệu quả, đặc biệt trong lĩnh vực ung thư. Các đồng vị phát tia beta hoặc alpha được sử dụng để tiêu diệt tế bào đích với độ chính xác cao, nhờ khả năng phát ra năng lượng ion hóa cục bộ, hạn chế tổn thương mô lành xung quanh.

Hai nhóm ứng dụng điều trị chính:

• Liệu pháp iodine phóng xạ (¹³¹I): điều trị ung thư tuyến giáp biệt hóa và cường giáp
• Liệu pháp peptide gắn thụ thể phóng xạ (PRRT): sử dụng ¹⁷⁷Lu-DOTATATE cho u thần kinh nội tiết

Một bước tiến quan trọng gần đây là sự phát triển của liệu pháp PSMA-targeted như Pluvicto (¹⁷⁷Lu-PSMA-617), được FDA phê duyệt năm 2022 cho điều trị ung thư tuyến tiền liệt di căn kháng thiến. Liệu pháp này mở ra tiềm năng lớn trong các bệnh lý khó tiếp cận bằng hóa trị truyền thống.

Dược chất	Đồng vị	Đích sinh học	Ứng dụng
131I-NaI	131I	Tuyến giáp	Ung thư giáp, Basedow
177Lu-DOTATATE	177Lu	Thụ thể somatostatin	U thần kinh nội tiết
223Ra-dichloride	223Ra	Xương di căn	Ung thư tiền liệt tuyến di căn xương

Chỉ định và chống chỉ định

Việc lựa chọn dược chất phóng xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại bệnh, đặc điểm mô đích, khả năng gắn kết sinh học và mức độ đáp ứng với điều trị. Chỉ định thường dựa theo các hướng dẫn quốc tế như NCCN hoặc EANM.

Các chỉ định phổ biến:

• Ung thư tuyến giáp biệt hóa (thu nạp iod): ¹³¹I
• U thần kinh nội tiết có thụ thể SST: ¹⁷⁷Lu-DOTATATE
• Ung thư tuyến tiền liệt di căn PSMA+: ¹⁷⁷Lu-PSMA

Chống chỉ định cần lưu ý:

• Phụ nữ đang mang thai hoặc cho con bú
• Suy tạng nặng (gan, thận)
• Không có mô đích phù hợp hoặc không thu nhận dược chất
• Dị ứng với thành phần của chế phẩm

Trước khi sử dụng, bệnh nhân cần được chụp PET/SPECT để đánh giá khả năng hấp thu mô đích, đồng thời làm các xét nghiệm đánh giá chức năng gan – thận – tủy để đảm bảo an toàn điều trị.

Quản lý an toàn phóng xạ

Việc sử dụng dược chất phóng xạ trong y học đòi hỏi tuân thủ chặt chẽ các quy tắc về an toàn bức xạ nhằm bảo vệ bệnh nhân, nhân viên y tế và môi trường. Các nguyên tắc chính bao gồm:

1. Giới hạn liều hấp thụ: kiểm soát tổng liều bức xạ tiếp nhận theo từng mô đích
2. Giảm thiểu tiếp xúc: sử dụng buồng chì, màn chắn và thời gian thao tác tối thiểu
3. Đào thải hiệu quả: hướng dẫn bệnh nhân đi tiểu nhiều, uống nước, hạn chế tiếp xúc với người khác trong 24–48 giờ

Các tổ chức như IAEA và CDC cung cấp tiêu chuẩn quốc tế về bảo vệ bức xạ và đánh giá nguy cơ liên quan đến việc sử dụng đồng vị phóng xạ.

Nhân viên y tế làm việc với dược chất phóng xạ cần được trang bị liều kế cá nhân, huấn luyện an toàn định kỳ và tuân thủ quy trình xử lý chất thải phóng xạ đúng chuẩn.

Sản xuất và phân phối dược chất phóng xạ

Dược chất phóng xạ được sản xuất thông qua ba nguồn chính: lò phản ứng hạt nhân, máy gia tốc cyclotron, hoặc máy phát đồng vị. Quá trình này cần đạt tiêu chuẩn GMP-Rad (Good Manufacturing Practice for Radiopharmaceuticals) về độ tinh khiết, vô trùng và hoạt độ phóng xạ.

Do thời gian bán hủy ngắn, việc phân phối phải đảm bảo:

• Sản xuất gần nơi sử dụng (trong bán kính 200–300 km)
• Giao hàng trong ngày, thường bằng đường hàng không hoặc xe chuyên dụng chì bọc
• Quản lý vận chuyển theo quy định của IAEA TS-R-1

Hiện nay, nhiều quốc gia đang phát triển các trung tâm sản xuất cyclotron khu vực nhằm tăng tính tự chủ trong cung cấp dược chất, đặc biệt cho chẩn đoán PET với ¹⁸F.

Hướng phát triển tương lai

Lĩnh vực dược chất phóng xạ đang bước vào giai đoạn tăng trưởng mạnh với nhiều đổi mới công nghệ. Xu hướng nổi bật bao gồm:

• Theranostics: sử dụng một phân tử duy nhất để vừa chẩn đoán vừa điều trị (ví dụ ⁶⁸Ga-DOTATATE và ¹⁷⁷Lu-DOTATATE)
• Liệu pháp alpha: sử dụng đồng vị phát alpha như ²²⁵Ac với khả năng tiêu diệt tế bào mạnh gấp hàng ngàn lần beta
• Kết hợp trí tuệ nhân tạo: tăng khả năng định lượng và phân tích hình ảnh SPECT/PET

Các nghiên cứu đang tập trung vào phát triển ligand mới có độ đặc hiệu cao cho các loại ung thư khó điều trị như u não, tụy, và ác tính hệ tạo máu. Bên cạnh đó, các dạng bào chế nano hoặc dạng uống của dược chất phóng xạ đang được thử nghiệm để cải thiện tiện ích lâm sàng.

Tài liệu tham khảo

1. Radiopharmaceuticals - StatPearls - NCBI Bookshelf
2. RadiologyInfo.org – PET Scan
3. Radioiodine in Thyroid Cancer – PMC
4. FDA Approves Pluvicto for Prostate Cancer – NCI
5. IAEA – Radiation Protection of Patients
6. CDC – Radiopharmaceuticals
7. Theranostics in Nuclear Medicine – PMC
8. IAEA – Safe Transport of Radioactive Material