2021/2026

Eerste productie Terbium-161

Terbium-161: een opkomende radio-isotoop in de strijd tegen kanker

SCK CEN zet voor het eerst een stap verder in de productieketen

Terbium-161: een opkomende radio-isotoop in de strijd tegen kanker

Een hogere lokale dosis, een hoger therapeutisch effect. Terbium-161 lijkt een van de radio-isotopen van de toekomst, maar is dat ook zo? Om dat nader te onderzoeken, begon SCK CEN met de productie ervan op kleine schaal. “We verzorgden alle stappen in de productieketen van een radiofarmaceutisch geneesmiddel: van het voorbereiden van de bestralingscapsules tot de radioactieve labelling van biomoleculen. Een primeur voor SCK CEN!”, aldus de betrokken radiochemici.

“Ze heeft een halfwaardetijd van net geen zeven dagen en vervalt door een bèta-deeltje met een maximale energie van ca. 0,5 MeV uit te stoten. Daarbij worden eveneens laag-energetische gammastralen uitgezonden. De definitie omschrijft ogenschijnlijk de therapeutische radio-isotoop lutetium-177, ware het niet dat de betrokken isotoop ook een aanzienlijke hoeveelheid conversie- en Auger-elektronen uitzendt.”

De radio-isotoop die hier omschreven wordt, is terbium-161. “Een nieuw opkomend talent onder de therapeutische radio-isotopen”, stelt Andrew Burgoyne, radiochemicus bij SCK CEN. “Therapeutische radio-isotopen zijn een onmisbare schakel in doelgerichte kankerbehandelingen. Bij zo’n behandeling brengt een dragermolecule een radio-isotoop heel precies naar de kankercellen. Zodra de dragermolecule zich aan de cel heeft vastgehecht of erin wordt opgenomen, kan de radio-isotoop de kankercel bestralen. De kankercellen raken beschadigd, waardoor ze afsterven en de tumor zelf uiteindelijk krimpt.”

Kankercellen lokaal behandelen

Gerichte kankerbehandelingen bestaan al langer. Wat maakt terbium-161 dan zo bijzonder? “De Auger-elektronen”, antwoordt collega-radiochemicus Michiel Van de Voorde. “Als terbium-161 vervalt, zendt de isotoop per bètadeeltje gemiddeld twee laag-energetische Auger-elektronen uit. Eenmaal uitgestoten, reizen Auger-elektronen – net als alfadeeltjes – niet ver. Dat betekent dat er zich per injectie een hogere dosis kan opstapelen en dat de kankercel héél lokaal wordt behandeld. Daarbij blijft het aantasten van gezond weefsel tot een minimum beperkt. We hopen dus op een nog groter therapeutisch effect dan bij lutetium-177.” Om dat therapeutische effect te bewijzen, moet er nog heel wat (pre)klinisch onderzoek verricht worden. “De beschikbaarheid van terbium-161 is beperkt, wat onderzoek en ontwikkeling afremt”, merkt Van de Voorde op. Aan het vergroten van de beschikbaarheid wordt gewerkt, want in 2019 startte SCK CEN met een kleinschalige productie. “Hoe meer terbium-161 er beschikbaar is, hoe meer onderzoeken er uitgevoerd kunnen worden, hoe sneller de radio-isotoop bij de patiënt belandt”, aldus Bernard Ponsard, reactorfysicus en radioisotopes stakeholder manager.

Van productie tot preklinische studies

In het verleden nam SCK CEN alleen de eerste productiefase van medische radio-isotopen voor zijn rekening: het bestralen van targets. ”Nu zetten we een stap verder in de productieketen. Dat is een primeur voor SCK CEN”, stelt Burgoyne. “Na bestraling in de BR2-onderzoeksreactor worden de capsules naar een radiochemisch laboratorium elders op de site in Mol gebracht. In dat laboratorium isoleren we zuiver terbium-161 door de isotoop via een chemisch proces van gadolinium en dysprosium te scheiden. Die scheidingstechniek hebben we inhouse geïmplementeerd en geoptimaliseerd.”

 

SCK CEN - Jaarrapport Highlights - BR2 (2020)

De komende jaren willen we het proces uitbreiden naar andere veelbelovende radio-isotopen.

Bernard Ponsard

Opschalen

De bestralingen in de BR2-onderzoeksreactor gingen vorig jaar van start. “In elke cyclus reserveerden we enkele bestralingsposities voor de productie van onderzoekshoeveelheden terbium-161. In de eerste cyclus hebben we gedurende twee dagen twee capsules bestraald. Nadien hebben we onze capaciteit systematisch opgebouwd: twee capsules werden er vier, twee bestralingsdagen werden er tien”, vertelt Ponsard. De komende jaren wil SCK CEN het productieproces GMP (Good Manufacturing Practice) laten certificeren, de productie opschalen (in het kader van het NURA-project, zie kader) en het proces uitbreiden naar andere veelbelovende radio-isotopen. “Lutetium-177, wolfraam-188/renium-188 en samarium-153 komen het eerst aan bod”, vertelt Van de Voorde. Daarvoor nemen de radiochemici in 2020 een nieuw, gespecialiseerd radiochemisch laboratorium in gebruik.

Het NURA-project: radiofarmaca voor de behandeling van kanker

Het NURA-project: radiofarmaca voor de behandeling van kanker

Het NURA-project voert baanbrekend onderzoek uit naar radiofarmaca voor de behandeling van verschillende soorten kanker. Dat gebeurt in samenwerking met klinische en industriële partners. KU Leuven is een van de partners waarmee de onderzoekers van SCK CEN de eerste preklinische onderzoeken met terbium-161 zullen uitvoeren. Ze koppelden terbium-161 al aan een dragermolecule en evalueren nu de werking van dat radiofarmaceutische product. Intussen staan er ook al enkele internationale samenwerkingen op til.

De beschikbaarheid van terbium-161 is beperkt. Dat remt onderzoek en ontwikkeling af.

Michiel Van de Voorde
Gebroeders Terbium

Gebroeders Terbium

Terbium-161 kan bovendien in een cocktail met verwante terbiumisotopen gebruikt worden. Terbium-155 zou in SPECT-scans ziekteprocessen aan het licht kunnen brengen. Terbium-152 zouden artsen bij PET-scans kunnen toedienen om kwaadaardige tumoren en uitzaaiingen op te sporen. Of ze volgen ermee de evolutie van de kankertherapie nauwgezet op. “Voor de kankertherapie zelf hopen we in de toekomst een beroep te kunnen doen op terbium-149 voor alfatherapie enerzijds en terbium-161 voor bètatherapie anderzijds. Terbium leent zich dus perfect voor zowel diagnostische als therapeutische doeleinden. Kortom: ze is een theranostisch radio-isotoop bij uitstek”, vervolgt Burgoyne. Waarom kiest SCK CEN voor terbium-161 en niet voor een van de andere terbiumisotopen om te produceren? “Terbium-161 kunnen we in onze BR2-onderzoeksreactor produceren. Voor de productie van andere terbiumisotopen dan terbium-161 heb je geen neutronen, maar protonen nodig”, verheldert Ponsard. Die faciliteit is nog in opbouw.

We implementeerden en optimaliseerden inhouse een scheidingstechniek om zuiver terbium-161 te isoleren.

Andrew Burgoyne