nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2022-2-46-52nuc-414Research ArticleСтатьиПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН: РЕАКТОРНЫЕ ИЗОТОПЫ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ТЕРАПИИPROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF NUCLEAR MEDICINE IN THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN: REACTOR ISOTOPES OF RARE EARTH ELEMENTS FOR THERAPYhttps://orcid.org/0000-0003-3900-3818ГуринА. Н.GurinA. N.

Андрей Николаевич Гурин - Заместитель начальника Научно-технического центра радиохимии и производства изотопов по научно-методической работе.

Алматы

Almaty

gurin.andrey@inp.kzЧакроваЕ. Т.ChakrovaYe. T.

Елена Тихоновна Чакрова

Алматы

Almaty

e.chakrova@inp.kzМедведеваЗ. В.MedvedevaZ. V.

Зоя Владимировна Медведева

Алматы

Almaty

medvedeva_z@inp.kzСолонинкинаС. Г.SoloninkinaS. G.

Светлана Геннадиевна Солонинкина

Алматы

Almaty

soloninkina.svetlana@inp.kzИнститут ядерной физикиКазахстанInstitute of Nuclear PhysicsKazakhstan202223062022024652Copyright © Гурин А.Н., Чакрова Е.Т., Медведева З.В., Солонинкина С.Г., 20222022Гурин А.Н., Чакрова Е.Т., Медведева З.В., Солонинкина С.Г.Gurin A.N., Chakrova Y.T., Medvedeva Z.V., Soloninkina S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/414

Радиоактивные изотопы редкоземельных элементов обладают эффективными ядерно-физическими свойствами и являются перспективными для разработки новых радиофармпрепаратов (РФП) терапевтического назначения. К редкоземельным элементам (РЗЭ) относятся 17 элементов побочной подгруппы III группы периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева с атомными номерами 21, 39, 57, 58–71: скандий, иттрий, лантан и 14 лантаноидов. Некоторые радиоактивные изотопы данных элементов уже используются в медицине в качестве радиоактивной составляющей разрешенных к применению лекарственных средств, например, изотопы самария – 153Sm [1] и 177Lu [2], а для некоторых возможность их использования в медицине только изучается. Так, изотоп скандия – 47Sc изучается как потенциальный радиоизотоп для тераностики онкологических заболеваний [3,4], гольмий – 166Ho как изотоп для радиосиновектомии и брахитерапии [5], празеодим – 142Pr перспективен для брахитерапии [6]. Способность редкоземельных элементов образовывать химические связи с органическими молекулами, в том числе пептидами природного и синтетического происхождения, является основой разработки новых препаратов для адресной терапии рака молочной и предстательных желёз, нейроэндокринных опухолей, диссеминированного рака лёгких и других видов заболеваний. Для определения перечня наиболее перспективных для облучения на ректоре ВВР-К РЗЭ с целью наработки радиоактивных изотопов была проведена оценка способов наработки радиоактивных изотопов и анализ их ядерно-физических характеристик по литературным данным. Такие изотопы как: 166Ho, 165Dy, 90Y, 175Yb, 153Sm, 177Lu, 147Nd, 170Tm, 159Gd и 141Ce могут быть использованы в терапии онкологических заболеваний.

Данная исследовательская работа позволяет оценить возможность получения радиоизотопов РЗЭ по реакции (n, γ) на реакторе ВВР-К, а также отражает перспективы применения данных изотопов при разработке радиофармпрепаратов нового поколения для терапии онкозаболевавний.

Radioactive isotopes of rare earth elements have effective nuclear-physical properties and are promising for the development of new therapeutic radiopharmaceuticals. Rare earth elements (REE) include 17 elements of the secondary subgroup of group III of the periodic table of chemical elements of D.I. Mendeleev with atomic numbers 21, 39, 57, 58–71: scandium, yttrium, lanthanum and 14 lanthanides. Some radioactive isotopes of these elements are already used in medicine, as a radioactive component of approved medicines, for example, the isotopes of 153Sm and 177Lu, and for some the possibility of their use in medicine is only being studied. Thus, the isotope scandium – 47Sc is being studied as a potential radioisotope for cancer diagnosis, holmium – 166Ho as an isotope for radiosynovectomy and brachytherapy, praseodymium – 142Pr is promising for brachytherapy. The ability of rare earth elements to form chemical bonds with organic molecules, including peptides of natural and synthetic origin, is the basis for the development of new drugs for targeted therapy of breast and prostate cancer, neuroendocrine tumors, disseminated lung cancer and other types of diseases. To determine the list of the most promising for irradiation at the rector of the WWR-K REE in order to develop radioactive isotopes, an assessment of the ways of developing radioactive isotopes and an analysis of their nuclear physical characteristics according to literature data was carried out. Isotopes such as: 166Ho, 165Dy, 90Y, 175Yb, 153Sm, 177Lu, 147Nd, 170Tm, 159Gd and 141Ce can be used in the treatment of oncological diseases. This research work makes it possible to evaluate the possibility of obtaining REE radioisotopes by reaction (n, γ) at the WWR-K reactor, and reflects the prospects for using these isotopes in the development of new-generation radiopharmaceuticals for the treatment of oncological diseases.

редкоземельные элементынейтронырадиофармпрепаратыядерно-физические свойстварадионуклидыреактор ВВР-К.rare earth elementsneutronsradiopharmaceuticalsnuclear-physical propertiesradionuclidesWWR-K ReactorДанная работа была профинансирована Министерством образования и науки Республики Казахстан (BR10965174)ReferencesUnited States Pharmacopoeia. (RMI05) Radiopharmaceuticals and Medical Imaging Agents 05. USP29 – NF24. – P. 1945.United States Pharmacopoeia. (RMI05) Radiopharmaceuticals and Medical Imaging Agents 05. USP29 – NF24. – P. 1945.European Pharmacopoeia Organisation. European Pharmacopoeia, Lutetium (177Lu) Solution for Radiolabelling. – 2016. – P. 1218–1219.European Pharmacopoeia Organisation. European Pharmacopoeia, Lutetium (177Lu) Solution for Radiolabelling. – 2016. – P. 1218–1219.Mikolajczak R., Huclier-Markai S., Alliot C., et al. Production of scandium radionuclides for theranostic applications: towards standardization of quality requirements // EJNMMI radiopharm. chem. – 2021. – Vol. 19(6). – P. 1-40. https://doi.org/10.1186/s41181-021-00131-2Mikolajczak R., Huclier-Markai S., Alliot C., et al. Production of scandium radionuclides for theranostic applications: towards standardization of quality requirements // EJNMMI radiopharm. chem. – 2021. – Vol. 19(6). – P. 1-40. https://doi.org/10.1186/s41181-021-00131-2Deilami-nezhad L., Moghaddam-Banaem L., Sadeghi M., et al. Production and purification of Scandium-47: A potential radioisotope for cancer theranostics // Applied Radiation and Isotopes. – 2016. – Vol. 118. – P. 124–130. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2016.09.004Deilami-nezhad L., Moghaddam-Banaem L., Sadeghi M., et al. Production and purification of Scandium-47: A potential radioisotope for cancer theranostics // Applied Radiation and Isotopes. – 2016. – Vol. 118. – P. 124–130. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2016.09.004Klaassen N.J.M., Arntz M.J., Gil Arranja A. et al. The various therapeutic applications of the medical isotope holmium-166: a narrative review // EJNMMI radiopharm. chem. – 2019. – Vol. 19(4). – P. 1–26. https://doi.org/10.1186/s41181-019-0066-3Klaassen N.J.M., Arntz M.J., Gil Arranja A. et al. The various therapeutic applications of the medical isotope holmium-166: a narrative review // EJNMMI radiopharm. chem. – 2019. – Vol. 19(4). – P. 1–26. https://doi.org/10.1186/s41181-019-0066-3Bakht M. K., Sadeghi M. Internal radiotherapy techniques using radiolanthanide praseodymium-142: a review of production routes, brachytherapy, unsealed source therapy // Annals of Nuclear Medicine. – 2011. – Vol. 25(8). – P. 529–535. https://doi.org/10.1007/s12149-011-0505-zBakht M. K., Sadeghi M. Internal radiotherapy techniques using radiolanthanide praseodymium-142: a review of production routes, brachytherapy, unsealed source therapy // Annals of Nuclear Medicine. – 2011. – Vol. 25(8). – P. 529–535. https://doi.org/10.1007/s12149-011-0505-zKostelnik, T. I., & Orvig, C. Radioactive Main Group and Rare Earth Metals for Imaging and Therapy // Chemical Reviews. – 2018. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00294Kostelnik, T. I., & Orvig, C. Radioactive Main Group and Rare Earth Metals for Imaging and Therapy // Chemical Reviews. – 2018. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00294Nitipir C., Niculae D., Orlov C., et al. Update on radionuclide therapy in oncology // Oncol Lett. – 2017. – Vol. 14(6). – P. 7011–7015. https://doi.org/10.3892/ol.2017.7141Nitipir C., Niculae D., Orlov C., et al. Update on radionuclide therapy in oncology // Oncol Lett. – 2017. – Vol. 14(6). – P. 7011–7015. https://doi.org/10.3892/ol.2017.7141Sgouros G., Bodei L., McDevitt M.R. et al. Radiopharmaceutical therapy in cancer: clinical advances and challenges // Nat. Rev. Drug Discov. – 2020. – Vol. 19. – P. 589–608. https://doi.org/10.1038/s41573-020-0073-9Sgouros G., Bodei L., McDevitt M.R. et al. Radiopharmaceutical therapy in cancer: clinical advances and challenges // Nat. Rev. Drug Discov. – 2020. – Vol. 19. – P. 589–608. https://doi.org/10.1038/s41573-020-0073-9Moding E.J., Kastan M.B., Kirsch D.G. Strategies for optimizing the response of cancer and normal tissues to radiation // Nat. Rev. Drug Discov. – 2013. – Vol. 12(7). – P. 526–542. https://doi.org/10.1038/nrd4003Moding E.J., Kastan M.B., Kirsch D.G. Strategies for optimizing the response of cancer and normal tissues to radiation // Nat. Rev. Drug Discov. – 2013. – Vol. 12(7). – P. 526–542. https://doi.org/10.1038/nrd4003Qaim S. M. Therapeutic radionuclides and nuclear data // Radiochimica Acta. – 2001. – Vol. 89(4-5). – P. 297–302. https://doi.org/10.1524/ract.2001.89.4-5.297Qaim S. M. Therapeutic radionuclides and nuclear data // Radiochimica Acta. – 2001. – Vol. 89(4-5). – P. 297–302. https://doi.org/10.1524/ract.2001.89.4-5.297Yeong C.H., Cheng M.H., Ng K.H. Therapeutic radionuclides in nuclear medicine: current and future prospects // J Zhejiang Univ Sci B. – 2014. – Vol. 15(10). – P. 845– 863. https://doi.org/10.1631/jzus.B1400131Yeong C.H., Cheng M.H., Ng K.H. Therapeutic radionuclides in nuclear medicine: current and future prospects // J Zhejiang Univ Sci B. – 2014. – Vol. 15(10). – P. 845–863. https://doi.org/10.1631/jzus.B1400131Nikolova E, Tonev D, Zhelev N, Neychev V. Prospects for Radiopharmaceuticals as Effective and Safe Therapeutics in Oncology and Challenges of Tumor Resistance to Radiotherapy // Dose Response. – 2021. – Vol. 19(1) – P. 19(1). https://doi.org/10.1177/1559325821993665Nikolova E, Tonev D, Zhelev N, Neychev V. Prospects for Radiopharmaceuticals as Effective and Safe Therapeutics in Oncology and Challenges of Tumor Resistance to Radiotherapy // Dose Response. – 2021. – Vol. 19(1) – P. 19(1). https://doi.org/10.1177/1559325821993665Gudkov S.V., Shilyagina N.Y., Vodeneev V.A., Zvyagin A.V. Targeted Radionuclide Therapy of Human Tumors // Int. J. Mol. Sci. – 2015. – Vol. 17(1). – P. 33. https://doi.org/10.3390/ijms17010033Gudkov S.V., Shilyagina N.Y., Vodeneev V.A., Zvyagin A.V. Targeted Radionuclide Therapy of Human Tumors // Int. J. Mol. Sci. – 2015. – Vol. 17(1). – P. 33. https://doi.org/10.3390/ijms17010033Абишев М.Е., Нуршаева Ф.С. Исследование короткоживущих радионуклидов для диагностики онкологических заболеваний на основе практики в КазНИИ онкологии и радиологии // Вестник. Серия Физическая (ВКФ). – 2017. – № 3(62). – С. 68–72.Abishev M.E., Nurshaeva F.S. The investigation of shortlived radionuclides for diagnosis of oncological diseases on the basis of practice in KazNRI of oncology and radiology // Recent Contributions to Physics (Rec. Contr. Phys.). – 2017. – Vol. 3(62). – P. 68–72. (In Russ.)https://atom.kaeri.re.kr/nucharthttps://atom.kaeri.re.kr/nucharthttps://periodictable.com/Isotopes/064.158/index.full.prod.htmlhttps://periodictable.com/Isotopes/064.158/index.full.prod.html

The authors declare that there are no conflicts of interest present.