ساخت داروی درمان سرطان از نایاب ترین عنصر روی زمین

آستاتین کمیاب‌ترین عنصر موجود در طبیعت کره زمین و یکی از عناصر جدول تناوبی است که کم‌ترین بررسی در مورد آن انجام‌شده است. یکی از دلایل اصلی ناشناس ماندن این عنصر ، به نام آن که از کلمه‌ای یونانی به معنی “ناپایدار” گرفته‌شده برمی‌گردد. این نام به‌درستی ماهیت این عنصر خاص و متفاوت را منعکس می‌کند.

حالا محققان دانشگاه تگزاس با استفاده از پرتوهای سیکلوترون و تکنیک‌های شیمیایی پیشرفته، این چالش را پشت سر گذاشته و فرآیند جدیدی را برای تولید، خالص‌سازی و انتقال آستاتین-۲۱۱ (At-۲۱۱) ایجاد کرده‌اند. این ایزوتوپ که به‌شدت رادیواکتیو است و نیمه‌عمر کوتاه و ۷.۲ ساعته ای دارد، پتانسیل قابل‌توجهی برای درمان هدفمند سرطان دارد.

تولید این عنصر به‌صورت آزمایشگاهی
At-۲۱۱ که اغلب به‌عنوان ایزوتوپ “کامل” نامیده می‌شود، قادر است تا تشعشعات متمرکزی که سلول‌های سرطانی را از بین می‌برند ساطع کرده و درعین‌حال آسیب به بافت سالم اطراف را به حداقل می‌رساند. مؤسسه سیکلوترون تگزاس ای‌اند اِم حالا و با استفاده از سیکلوترون K۱۵۰ و با حمایت برنامه ایزوتوپ وزارت انرژی آمریکا (DOE)، مشغول تولید این ایزوتوپ پیشگامانه است. دانشگاه تگزاس A&M، از سال ۲۰۲۳ میلادی یکی از تنها دو مؤسسه آمریکاست که از طریق مرکز ملی توسعه ایزوتوپ (NIDC) و به‌عنوان بخشی از شبکه ایزوتوپ دانشگاه، مجاز به تأمین آستاتین برای تحقیقات و درمان‌های پزشکی است.

دکتر شری جی ینلو، استاد برجسته شیمی تگزاس A&M که به‌عنوان مدیر مؤسسه سیکلوترون و رهبر گروه تحقیقاتی برنامه At-۲۱۱  در این مؤسسه فعالیت می‌کند، توضیح داد: «درمان هدفمند با ذرات آلفا، روش درمانی بالقوه و تحول‌آفرینی برای سرطان است و ازآنجاکه قادر است تا در نزدیکی سلول تومور آسیب‌های گسترده ایجاد کرده و درعین‌حال به بافت‌ها و اندام‌های سالم اطراف آسیبی نمی‌رساند، به‌شدت موردتوجه قرار گرفته است. ما یکی از معدود مراکز آمریکا هستیم که قادریم تا آستاتین را در مقادیر مربوط به پزشکی تهیه و به مراکز نزدیک تحویل بدهیم.»

در هنگام تجزیه آستاتین، ذرات آلفا که از ترکیب دو پروتون و دو نوترون تشکیل‌شده‌اند، ساطع می‌شوند. این ذرات آلفا در رساندن انرژی قوی و مؤثر برای کشتن سلول‌های سرطانی، بسیار مؤثر عمل می‌کنند و برخلاف انواع دیگر تشعشعات که به صورت عمیق‌تری به بدن نفوذ کرده و هم به بافت سالم و هم سرطانی آسیب می‌زنند، ذرات آلفا تنها مسافت کوتاهی را طی کرده و سپس بار انرژی سلول‌کش خود را ته‌نشین می‌نمایند.

درمان سریع و با کمترین آسیب
بنابراین وقتی At-۲۱۱ در بافت سرطانی یا نزدیک آن قرار می‌گیرد، ذرات آلفای ساطع‌شده از آن به‌اندازه‌ای عمیق پیش می‌روند تا با کمترین آسیب واردشده به بافت سالم اطراف، سلول‌های سرطانی را از بین ببرند.

ازآنجاکه نیمه‌عمر At-۲۱۱ کوتاه است این عنصر خیلی سریع قدرت رادیواکتیویته خود را از دست می‌دهد و نسبت به سایر رادیو داروهای با عمر طولانی‌تر، کمتر سمی است. درعین‌حال عدم وجود رادیواکتیویته حاصل از واپاشی آلفای ثانویه در At-۲۱۱، کلید اصلی این عنصر جادویی به حداکثر رساندن انرژی و کارایی در از بین بردن سرطان است؛ از همین رو هم هست که آستاتین-۲۱۱ تبدیل به گزینه جذابی برای محققان و داروسازان سراسر جهان شده است. در حال حاضر این ماده به‌عنوان یک گزینه درمانی ساطع کننده آلفا در کارآزمایی‌های بالینی برای سرطان‌های خون پیشگام است و حتی تحقیقات اولیه برای استفاده از آن در بیماری آلزایمر نیز آغازشده است.

ینلو دراین‌باره توضیح داد: «در دسترس بودن آستاتین-۲۱۱ همچنان بزرگ‌ترین مانع برای مهار پتانسیل آن در دگرگونی آینده پزشکی هسته‌ای است. خوشبختانه، پیشرفت‌های ما کمک بزرگی به رفع این مشکل خواهند کرد.»

تولید در آمریکا، بررسی در سراسر دنیا
تیم تگزاس ای‌اند اِم در یکی از بزرگ‌ترین پیشرفت‌هایش، یک سیستم خودکار برای جداسازی و ارسال At-۲۱۱ توسعه داده که این دستگاه در حال ثبت اختراع، امکان خالص‌سازی رادیو ایزوتوپ (یا جداسازی آن از هدف بیسموت) و بارگیری آن بر روی یک ستون حمل‌ونقل را فراهم می‌کند؛ بدین ترتیب این بخشی از فرآیند ترکیب این ماده در یک داروی هدفمند با ذرات آلفا خواهد بود.

ینلو در ادامه توضیحاتش به این نکته اشاره کرد که رویکرد نوین “به دام انداختن در ستون رزینی” به تولیدکنندگان ایزوتوپ اجازه می‌دهد تا مقادیر بیشتری از At-۲۱۱ را با خطر کمتر و اتلاف ناشی از تجزیه کمتر (به دلیل جداسازی سریع‌تر نسبت به روش‌های دیگر) ارسال کرده و همین امکان استفاده از آن را به‌عنوان یک درمان سرطان نسل بعدی افزایش خواهد داد.

تگزاس ای‌اند اِم به‌عنوان یک اثبات عینی، مقادیر قابل‌توجهی از At-۲۱۱ را برای محققان دانشگاه آلاباما در بیرمنگام و بیش از ۲۴ محموله را برای مرکز سرطان اِم دی اندرسون (MD Anderson) به‌منظور توسعه رادیو داروها و درک بهتر خواص شیمیایی منحصربه‌فرد At-۲۱۱ ارسال کرد.

ینلو توضیح داد: «اگرچه کارآزمایی‌های بالینی روی انسان در مراحل اولیه هستند، اما در حال حاضر افرادی در ژاپن، چند کشور اروپایی و آمریکا مشغول بررسی بر روی پتانسیل آستاتین-۲۱۱ هستند و ما مشتاقانه منتظر کسب اطلاعات بیشتر در مورد پیشرفت جهانی در تلاش‌های مشترکمان برای درک بهتر خواص شیمیایی و پیشرفت احتمالی درمانی این عنصر در سرطان هستیم.» منبع: scitechdaily