NO310544B1 - Opparbeidelse og anvendelse av radium-223 til fremstilling av preparat samt kit til behandling av kalsifisert vev for palliasjon, benkreft-terapi og/eller overflatebehandling av ben - Google Patents

Abstract

Prosedyrer for fremstilling av ^Ra og fremstilling av fysiologisk anvendbare løsninger av radiurn-223 til behandling av kalsifiserte tumores, bentumores, ben, benoverflate og mykt vev er beskrevet.

Description

Opparbeidelse og anvendelse av radium-223 til fremstilling av produkt til behandling av kalsifisert vev for palliasjon og/eller benkreft-terapi og/eller overflatebehandling av ben.

Sammendrag av oppfinnelsen

Den presenterte invensjonen er relatert til fremstilling av medisinske preparater av den "kalsium-analoge" jordalkalie radionukliden radium-223 til målrettet lokalisasjon i kalsifisert vev, f.eks ben. Radium-223 som er lokalisert på benoverflateneog/eller i kalsifiserte tumores vil, sammen med datternuklidene gi en intens og sterkt lokalisert alfa-partikkel dose med redusert benmargsdose sammenlignet med de beta-emittere, eller konversjonselektron-emittere som anvendes i dag. Skjelett-sykdommer som f.eks primær eller metastatisk bencancer kan behandles med <223>Ra radiofarmakon.

Denne oppfinnelsen inkluderer bruk av nukliden i form av kation og/eller bundet til en chelator eller en annen form for bæremolekyl med affinitet for kalsifisert vev. Dette inkluderer også, men er ikke begrenset til, kombinering av radium-223 med chelatorer som er bensøkende eller kan kombineres med et bensøkende gruppe. Formålet er å anvende radionukliden til å generere et produkt som gir en kaskade av alfa-partikler på benoverflater og/eller i kalsifiserte tumores med formål å oppnå palliasjon av smerte forårsaket av forskjellige sykdommer og/eller for fremstilling av et produkt for profylaktisk anvendelse mot minimal (mikroskopisk) sykdom i skjelettet, og/eller også til terapi mot etablert cancer i ben. Sykdommer hvor radium-223 produktene kan anvendes inkluderer, men er ikke begrenset til, ben-metastaser av prostata-, bryst-, nyre-, og/eller lungecancer i tillegg til primær benkreft og/eller multippel myelom.

TEKNISK OMRÅDE

Fremstilling av preparat med radionuklide for biomedisinske anvendelser til smerte palliasjon og/eller cancer behandling, inkludert profylaktisk behandling av benoverflater for å forsinke/inaktivere utvikling av cancer-metastaser.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Preklinisk data og dosimetriske estimater indikerer at alfa-emittere med sin korte rekkevidde kan ha fortrinn sammenlignet med beta-emittere, som generelt har lengre rekkevidde, ved behandling av cancer, spesielt ved mikrometastatisk sykdom (Feinendegen et al, 1997). Alfa-partikkeler er såkalt "høy lineær energi transfer" (høy-LET) stråling som er svært cytotoksisk for celler fra pattedyr (Hall, 1994; Ritter et al., 1977). En alfa-partikkel-emitterende strålekilde som er lokalisert i et mål-vev (f.eks en kreftsvulst) vil avgi stråledosen til et mindre målområde og dermed gi redusert normal vevs eksponering sammenlignet med tilsvarende lokaliserte beta-emittere.

En betydelig andel av kreftpasienter utvikler skjelett-metastaser. Så mange som

85% av pasienter med langtkommet lunge-, prostata- og brystcancer utvikler metastaser i ben (Garret, 1993; Nielsen et al. 1991). Etablerte behandlingsformer som hormonterapi, kjemoterapi og ekstern radioterapi medfører ofte temporære forbedringer, men likevel vil de fleste benkreft-pasienter oppleve et eller flere tilbakefall (Kanis, 1995). Det er derfor et stort behov for nye behandlingsformer som kan lindre smerte og hemme tumorspredning. Bensøkende radioisotoper har vært gjenstand for klinisk utprøving ved behandling av skjelettkreft (De Klerk et al., 1992, Fosså et al., 1992, Lee et al., 1996 Silberstein, 1996). Disse radiofarmasøytiske produktene har vært basert på p-partikkel-emittere (Atkins, 1998) og i det siste, konversjonselektron-emittere (Atkins et al., 1995). De forbindelsene som så langt har blitt godkjent av US Food and Drug Administration er fosfor-32 fosfat, strontium-89 klorid (Metastron™) og '"Sm EDTMP (Lexidronam™). Disse forbindelsene kan kun brukes til smertelindring, fordi myelotoksikologiske effekter inntreffer før terapautiske dosenivåer nåes (Silberman, 1996).

Nylig har en av oppfinnerene publisert et arbeide (Larsen et al. 1999) der to a-emitterende bensøkende bisfosfonater ble sammenliknet med to P-emitterende forbindelser med samme kjemiske struktur og benaffinitet. Dosimetriske beregninger i mus indikerte at doseforforholdet benoverflate til benmarg er tilnærmet tre ganger høyere med a-emitteren enn med p-emitteren. Dette antyder at bensøkere med nuklider som sender ut a-partikler kan ha fordeler fremfor forbindelser som sender ut P-partikler og/eller elektroner, fordi stråledosen konsentreres sterkere på benoverflaten. Astat-211 som ble benyttet i dette arbeidet er ikke tilgjengelig kommersielt, årsaken til dette er at astat-211 har kort halveringstid (t,/2= 7,2 timer) og produksjons-mulighetene er begrenset.

I tillegg til astat-211 er det bare et fåtall av a-partikkel-emitterene som ansees brukbare i biomedisinsk anvendelser (Feinendegen et al., 1997). Et system bestående av bly-212/vismut-212 har tidligere vært brukt til å lage bensøkere. Vismut-212 kompleksert med etylen-diamin-tetra(metylen-fosforsyrling) (EDTMP) eller 1,4,7,10-tetraaza-syklododekan l,4,7,10-tetra(metylen-fosforsyrling) (DOTMP), viste en signifikant affinitet for ben. Pga den korte halveringstiden til vismut-212 (tl/2 = 60,6 min) ble det en betydelig normalvev-eksponering under opptaksfasen av det radiofarmsøytiske preparatet (Hassfjell et al., 1994, 1997). Dette problemet ville være enda tydeligere med den andre a-emitterende bismutisotopen som ble vurdert for biomedisinsk bruk, vismut-213 (t,/2 = 46 min). Det har blitt gjort forsøk med å bruke p-emitteren bly-212 (t1/2= 10,6 timer) som en in vivo generator for vismut-212, men pga translokalisasjon ble det ble observert at betydelig mengder av a-emitteren ble akkumulert i nyre (Hassfjell et al., 1997). Andre a-emitterende radioisotoper potensielle for biomedisinsk bruk er radiumisotopene radium-224 og radium-226. Radium er i likhet med de andre gruppe II jordalkaliemetaller en naturlig bensøker hvis den er på kationform..

Radiumisotopene 224 og 226 har tidligere vært studert delvis på grunn av deres affinitet for ben (Lloyd et al., 1982, 1991; Muggenburg et al., 1996, Muller, 1971; Raabe et al., 1993; Rundo, 1978). Radium-226 er på grunn av den lange halveringstiden (t1/2 = 1600 år) og edelgassdatteren radon-222 (t1/2 = 3,8 dager), ikke egnet for målsøkende radionuklideterapi. På grunn av sin kjemiske natur er radon inert for kjemisk binding ved in vivo betingelser og gassen vil enkelt kunne forflytte seg fra området der mornukliden oppholder seg. Inhalert radon løses opp i kroppsvæsker og fett, og transporteres hovedsakelig ut av kroppen ved ekshalasjon (Rundo, 1978). I et eksperiment basert på benprøver fra hunder som var blitt tilført radium-226 ble det rapportert (Lloyd og Bruenger 1991) at 89,5 - 94,25% av radon-222 mengden forsvant fra benet. I kontrast til radium-226, har radium-224 en halveringstid (t,/2 = 3,64 dager) som synes svært egnet for biomedisinsk anvendelse. Radium-224 har blitt brukt i medisinsk sammenheng i flere år for behandling av sykdom med engelsk betegnelse "ankylosing spondylitis" (Delikan, 1978). Uheldigvis unnslipper også en signifikant fraksjon av datter-isotopene til radium-224 ben, sannsynligvis på grunn av radondatteren, radon-220 (t1/2 = 55,6 s) (Lloyd et al., 1982; Muller et al., 1971; Rundo, 1978).

Det er således kjent fra tidligere studier at ben-inkorporert <224>Ra og <226>Ra gir en betydelig translokalisasjon av datternuklidene, noe som delvis kan forklare den karsinogene effekten til disse to radiumisotopene. Dette kan være en av årsakene til at ikke a-emittere er vurdert som bensøkende radiofarmaka mot kreftformer i skjelettet.

Det er formålet med denne søknaden å presentere en bensøkende radionuklide som kan anvendes som et farmasøytisk agens, idet det vises at desintegrasjonsproduktene ikke gjennomgår betydelig translokalisasjon etter at <223>Ra er inkorporert i ben.

Oppfinnerene her gjorde den betydelige og noe overraskende oppdagelse at ved bruk av radium-223 er det svært lite lekkasje av radongass (og øvrige datterprodukter) fra ben. Dette indikerer at <223>Ra serien kan brukes til å bestråle benoverflater uten at betydelig translokalisasjon (innkludert diffusjon in i benmarg) av datternuklider forekommer. Videre kan radium-223 passe bedre som et bensøkene radio-farmasøytisk produkt enn radium-224, fordi halveringstiden til radium-223 (11,4 dager) er ca tre ganger halveringstiden til radium-224, noe som muliggjør en dypere innkorporering i benoverflate-matriksen før desintegrasjon forekommer. I tillegg, og kansje minst like viktig, har radondatteren, radon-219, kort halveringstid (t1/2 =3,9 s), som reduserer translokalisasjon i, eller som følge av radon trinnet. Tre av fire ct-partikler som sendes ut i desintegrasjonskjeden fra 223Ra til stabilt bly, sendes ut umiddelbart etter <223>Ra desintegrasjonen (Seelman-Eggebert et al., 1981). Av disse tre er det <2l9>Rn som har lengst halveringstid, t1/2 = 3,9 s, se tabell 1. Den siste a-partikkelen i desintegrasjonskjeden sendes ut ved desintegrasjon av <2>"Bi (t)/2 = 2,15 min), denne følger desintegrasjon av (3-emitteren bly-211 (t1/2 = 36,1 min) og kan derfor undergå translokalisering i forhold til opprinnelig plassering av <223>Ra. Er derimot forløperen, bly-211, fanget inne i bensubstansen, vil også den siste a-partikkeldesintegrasjonen i <223>Ra-kjeden finne sted i dette området. I tillegg, er a-partikler høy LET-stråling (LET = Linear Energy Transfer) som er ekstremt cytotoksisk for celler fra pattedyr (Hall, 1994; Ritter et al, 1977). En a-partikkel-emitter lokalisert i sykt vev kan avgi dosen til et mindre område enn tilsvarende kilde som sender ut (3-partikler, og dermed reduseres dosen til normalt vev.

Den herved presenterte oppfinnelsen relateres til fremstilling av <223>Ra i en fysiologisk kompatibel løsning til opptak i kalsifisert vev, eksempelvis ben.

I denne patentsøknaden har søkerene utviklet en ny metode for bruk av <223>Ra som et a-emitterende radiofarmasøytisk preparat. Som antydet ved radionukliden(e)s egenskaper, så vel som de eksperimentelle eksemplene presentert i patentsøknaden, kan <223>Ra være et fungerende bensøkende radiofarmasøytisk preparat. Preparatet kan for eksempel bli brukt forebyggende i kreftbehandling hos pasienter som med meget høy sannsynlighet har udetekterbare mikrometastaser på benoverflaten. I en slik behandling vil en meget fokusert dose bli avgitt til benoverflaten. Et annet brukseksempel er behandling av smertefulle kalsifiserte områder tilsvarende som beskrevet for 3- og elektron-emitterende radiofarmaka til lindring av bensmerter.

Radium-223 lokalisert på benoverflaten og/eller i kalsifiserte tumores kan, sammen med datternuklidene avgi en intens og lokal dose av a-partikler. Samtidig blir den relative dosen til benmarg mindre enn for bensøkende radiofarmasøytiske preparatene basert på p-emittere eller nuklider som desintegrerer ved utsendelse av konversjonselektroner. Skjelettsykdommer som primær- eller metastasert cancer kan behandles med radionfarmasøytiske produkter som inneholder <223>Ra.

Prosedyren, presentert i denne patentsøknaden, innbefatter også en kombinasjon av radium-223 med en chelator som i seg selv er bensøkende eller kan konjugeres til et bensøkende molekyl. Intensjonen er å bruke en radioisotop for å generere en kaskade av a-partikler på benoverflaten og/ellei i kalkifiserte tumores som er forårsaket av ulike sykdommer og/eller til forebyggende behandling ved mulig sykdom på skjelett og/eller til terapautisk behandling av benkreft. Radioisotoper kan benyttes til behandling av følgende diagnoser, men er ikke begrenset til disse: skjelettmetastase ved prostata-, bryst-, nyre- og lungekreft, primær benkreft og benmargskreft.

Løsninger med <223>Ra fremstilles for targeting av kalsifisert vev eller for benoverflate bestråling. Følgende eksempler viser et stort og selektivt opptak av <223>Ra i ben, med minimal translokalisasjon av datternuklider fra (mål)området. Dette viser at benoverflaten kan steriliseres for å inaktivere mikroskopiske metastaser av kreftceller og videre at kalkifiserte kreftlesjoner kan bestråles med denne isotopen, enten for smertelindring eller i terapi. Forbindelsen skiller seg fra andre kommersielle radiofarmasøytiske preparater med benaffinitet, ved at dosen hovedsaklig stammer fra a-partikler med betydelig kortere rekkevidde enn de vanlige beta- og konversjonselektron-emitterene. Med denne forbindelsen reduseres derfor dosen som avgis til rød benmarg, dvs myelotoksitet reduseres. <223>Ra skiller seg fra <224>Ra, en radionuklide som tidligere ble anvendt medisinsk, ved at (1) <223>Ra har betraktelig lengre halveringstid, noe som medfører bedre ben til mykvevs distribusjons-ratio, fordi en større andel av isotopen fjernes fra det myke vevet før nukliden desintegrerer. (2) Lengere halveringstid tillater dypere innkorporering i benoverflaten og med det økes retensjonen av døtrene, disse ville ellers kunne forflytte seg ut av benet på grunn av kjemisk diffusjon eller kjernerekyl. (3) <2l9>Rn, radondatter til <223>Ra, har kortere halveringstid enn <220>Rn som er datternukliden til <224>Ra, kortere halveringstid medfører mindre forflytning av radionuklider fra benet.

<223>Ra-saltet eller chelatert <223>Ra tilføres et pattedyr, for eksempel et menneske, ved en eller en kombinasjon av de følgende administrasjonsveier: oralt, subkutant,

intravenøst, intraartielt, eller transkutant. Det vil være mest sannsynlig at den aktive forbindelsen tilføres via injeksjon eller infusjon.

Oral tilførsel kan skje ved hjelp av tabletter, kapsler, pulver eller væske i form av en suspensjon, løsning, sirup eller emulsjon. Ved bruk av tabletter benyttes konvensjonelle fremstillingsmetoder. Når tilføringen skjer via en væske brukes konvensjonelle bæreløsninger. I injeksjons- og infusjonsløsninger vil bruk av baerer/chelator i isotonisk saltvann være sannsynlig.

Preparattypene presentert i denne søknaden er fremstilt for anvendelse både i forebyggende, lindrende og terapautisk behandling av benigne- og eller maligne sykdommer i ben og mykt vev. Eksempler på maligne sykdommer er prostatakreft, brystkreft, nyrekreft, primær benkreft og benmargskreft.

Et fysiologisk kompatibelt preparat til in vivo administrasjon kan omfatte blant annet oppløst <223>Ra-salt med eller uten kombinasjon av flere kationer som stabiliserende analogt jordalkalie-metall bærere; med eller uten en spesie som kan forhindre utfelling og/eller dannelse av kolloider, i tillegg til farmakologisk akseptable bærere og hjelpe-spesier. Organiske anioner som har funksjonen som stabiliserende kan for eksempel velges fra følgende gruppe: oksalsyre, oksaleddiksyre, vinsyre, ravsyre, malinsyre og malonsyre, bisfosfonater, tetrafosfonater.

I denne søknaden er radium-223 produsert for bruk i et radiofarmasøytisk preparat for behandling av sykdom i ben, på benoverflate og evt kalsifisert sykdom i mykt vev. Preparatet kan anyendes både smertelindrende og terapeutisk, ved at en effektiv dose administreres i et pattedyr, for eksempel et menneske eller en hund. Produksjonsprosedyren kan også brukes til å fremstille radium-223 som kan inngå i mer komplekse molekyler, for eksempel i radioimmunokonjugater.

Prosedyren kan også benyttes til et kit med <2B>Ra produsert etter metoden beskrevet i søknaden, med stabiliserende analoge jordalkalie kationbærere og en spesie som kan forhindre utfelling og/eller dannelse av kolloider i tillegg til farmakologisk aksepterbare bærere og passende utstyr for inntak.

Flere eksempler følger for å beskrive og belyse prosedyren, de er på ingen måte ment å begrense anvendelsen av prosedyren slik den er karakterisert av patentkravene.

Tabell 1 viser det fysikalske egenskapene til radium-223 og dens døtre (Ekstrom et al., 1989). Desintegrasjon av radium-223 og døtrene medfører emisjon av fire a-partikler. En slik kaskade av a-partikler vil gi en stor strålingsdose til et begrenset volum. I så måte er<223>Ra svært cytotoksisk.

Desintegrasjon av radium-223 og døtre (halveringstid og desintegrasjonstype i parentes): <223>Ra (11,4 d., a) => <219>Rn (3,9 s, a) ^ <2>,<5>Po (1,8 ms, a) =^<2>"Pb (36,1 min, p") =>

<2>"Bi (2,15 min, a) => <207>T1 (4,8 min, p") ^ <207>Pb (stabil)

Den summerte energien fra strålingen ved komplett desintegrasjon av radium-223 og døtre: ~ 27,5 MeV

Fraksjon av energi emittert som a-partikler: 96%

Fraksjon av energi emittert som p-partikler: 3%

Noe gammastråling (< 0,3 MeV totalt i gjennomsnitt) emitteres også under desintegrasjonen og ved gammaspektroskopi kan det gjøres kvalitative og kvantitative bestemmelser av isotopene i prøven. For eksempel har radium-223 en karakteristisk gammastråling med energi på 154,19 keV (5,59 %> intensitet), radon-219 har en gamma på 401,78 keV (6,6% intensitet) og bismut-211 har en på 351,0 keV (12,8% intensitet) (Ekstrom et al., 1989). Disse karakteristiske gammalinjene kan brukes til å bestemme en eventuell endring i distribusjonen av døtrene in vivo. <223>Ra har også en gamma på 269,41 keV med 133,6%) intensitet, men denne kan være vanskelig å skille fra en 271,23 keV gamma fra <2l9>Rn med 9,9% intensitet.

Det har tidligere blitt beskrevet metoder for produksjon av radium-223 (Atcher et al., 1989; Howell et al., 1997). Radium-223 genereres fra desintegrasjon av naturlig U ( tm = 7xl0<8> år) via <231>Th, desintegrasjonskjeden er som følger: 231Th (<t>l/2<=> 25,6 år) -> <23l>Pa (<t>1/2<=> 3,3 x 10" år) -» <227>Ac (t1/2 = 21,7 år) <227>Th (t1/2<=> 18,7 dager) -+22<3>Ra ( tm <= >11,4 dager). Atcher et al. (1989) brukte et kationbyttersystem (Bio-rad AG 50) for å produsere <223>Ra fra <227>Ac. Howell et al. (1997) benyttet seg av følgende kjernereaksjon for å produsere <223>Ra: <226>Ra(n,y)227Ra. <227>Ra (t1/2 = 42 min) omdannes raskt til <227>Ac som ved ulike metoder kan separeres fra targetmaterialet. Howell et al. (1997) separerte <227>Ac kjemisk fra løsningen med targetmaterialet i. Deretter ble <227>Ac og datter-produktene overført til en anionbytterkolonne, med retensjon av <227>Th og eluering av moren og døtrene. Ti dager senere kunne <223>Ra elueres fra ionebytterkolonnen. Hvis kliniske produkter fremstilles etter generatorpirnsippet, ved bruk av ionebytterkolonner med organiske backbone kan radiolyse forhindre gjenbruk av generatoren (Atcher et al., 1989).

EKSEMPLER

Eksempel 1

<227>Ac og <227>Th ble isolert fra en <23l>Pa-kilde, (denne var laget 27 år tidligere og ble stilt til disposisjon av Gruppe for radiokjemi, Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo), ved bruk av selektiv ekstraksjonskromatografi for f-grunnstoffer. Renset 227Ac og <227>Th ble deretter adsorbert i en annen f-selektiv ekstraksjonskromatografikolonne, slik at <223>Ra kunne "melkes" fra kolonnen.

Metoder: En prøve av 23<l>Pa-kilden (med døtre) i en vandig løsning av 5 M H2S04 og 1 M HF, ble fortynnet 10 ganger med 1 M HC1. Løsningen ble overført til en kolonne med TRU-resin. Lengden på kolonnen var 70 mm og indre diameter var på 3 med mer. Før bruk var kolonnen blitt forbehandlet med 1 M HC1. Kolonnen ga retensjon av <21>'Pa, mens 22<7>Ac, 227Th og <223>Ra ble eluert delvis ved loading prosedyren og delvis ved vask av kolonnen med ytterligere 10 mL 1 M HC1.

Eluatet med <227>Ac, <227>Th og <223>Ra ble så overført til en kolonne med aktinide-resin (Ac-resin) på 30 - 50 um silika (EiChroM Industries, Darien, IL, USA), indre diameter var på 3 mm og lengden av kolonnen var på 50 mm. Kolonnen ble preparert i samsvar med metoden beskrevet av Wu et al. (1997). Etter forbehandling av kolonnen med 1 M HC1, ble halvparten av materialet fjernet og blandet med eluatet fra det påfølgende trinn.

Etter fire timers rolig risting i romtemperatur, ble blandingen med radionuklidene overført til kolonnen. Til slutt ble kolonnen vasket med 5 mL HC1. <2>27Ac og <227>Th ble værende igjen i kolonnen, mens <223>Ra ble eluert med noen få mL med HC1 eller HN03. Hvis ønsket kunne <223>Ra-eluatet deretter renses enkelt ved å eluere <223>Ra-eluatet gjennom en annen Ac-resin kolonne, slik at eventuelle spormengde av mor- og mormor-nuklider ble fjernet. HCl-løsningen med <223>Ra ble fortynnet med en buffer, steril-filtreret og brukt direkte. Alternativt, kunne det rene <22>,Ra konsentreres opp før bruk, ved å overføre HCl-løsningen til en 2 mm indre diameter og 25 mm lang kolonne, med for eksempel et AG 50W-X4-16-resin (Bio-Rad, Richmond, CA, USA). Deretter ble <223>Ra eluert nærmest kvantitativt med et lite 6 M HN03 volum. Salpetersyren ble dampet av og bunnfallet ble løset opp og sterilfiltrert.

Radiokjemiske kvalitets- og kvantitetsmålinger ble utført enten ved bruk av Ge-detektor (Canberra, Meriden, CT, USA) kombinert med forsterker og høyspenningsforsyning fra EG&G Ortec (Oak Ridge, TN, USA) ved garnmaspekroskopi og/eller en Canberra (modell 7404-0 1 A) kombinert med en EG&G Ortec for alfa spektroskopi.

Resultater: I TRU-resin kolonnen med kvantitativ retensjon av <23>'Pa, passerte så lite av denne nukliden at det ikke lot seg detektere, grensen for deteksjon var 0,5% av datteraktiviteten. Mer enn 90% av 22<7>Ac og <227>Th ble samlet opp i eluatet fra TRU-resin kolonnen. For Ac-resinet viste flere forsøk, at per 100 kBq <227>Th i kolonnen ble 60-85 kBq <223>Ra eluert ut ved de første 3 mL med strippeløsning. Mengden 2<27>Ac og <227>Th som passerte ble bestemt til å være mindre enn 4xl0'<3> % (begrenset av deteksjonskapasiteten) sammenliknet med <223>Ra. Denne separasjonsmetoden kan også benyttes på <227>Ac produsert fra <226>Ra, via kjernereaksjonen: <226>Ra(n,y) 227Ra -> <227>Ac. Konklusjon: Et sett av metoder er beskrevet for produksjon av <223>Ra, disse forsikrer et høyt utbytte og høy renhet, noe som er essensielt ved biomedisinsk bruk.

Eksempel 2

Det ble gjennomført studier av biodistrubusjonen av radium-223, der eksempel 1 beskriver opparbeidelsen av radium-223.

Metoder: Det ble injisert 9 kBq <223>Ra i 150 uL isotonisk saltvann i unge Balb/C hann-mus, med kroppsvekt mellom 19 og 21 g. Henholdsvis 6 timer og 3 døgn etter injeksjon ble grupper på fem dyr avlivet og dissekert. Vekten av prøvene ble målt og radioaktivitet ble målt i (A) «brønntype» Nal scintillasjonskrystall (Harshaw Chemie BV, De Meern, Holland) i kombinasjon med en scaler timer ST7 (NE Technology Ltd., Reading, UK) og (B) Beckman LS 6500 (Beckman Instruments Inc. Fullerton, CA, USA). Relative forhold mellom radionuklider ble undersøkt i blod, lever, nyre og en standard prøve med mor og datter i radioaktiv likevekt. I disse målingene ble en Ge-detektor (Canberra, Meriden, CT, USA) i kombinasjon med forsterker og høyspenningsforsyning fra EG&G Ortec (Oak Ridge, TN, USA) benyttet.

Resultater: I tabell 2 er dataene for biodistirbusjonen presentert. Dataene viser at <223>Ra konsentreres i ben fremfor mykt vev. Mens verdiene for organer av mykt vev avtar fra 6 timer til 3 døgn etter injeksjon, øker verdiene i ben. Benmarg til blod forhold øker fra 129 til 691 fra 6 timer til 3 døgn. Av de myke vevene viser milten en hvis retensjon av <223>Ra, men ben til milt forholdet øker sterkt med tiden, fra 6,4 ved 6 timer til 23,7 etter 3 døgn.

Basert på dataene fra gammaspektroskopi er det ingen signifikant forskjell i relativ fordeling av <223>Ra og døtrene, Signifikant detekterbare mengder <2>"Bi ble observert i ben og de fleste myke vev. Forholdet 2UBi: <223>Ra var i milten ved 6 timers punktet i snitt 54% sammenliknet med standardløsningen. I lever og nyre derimot, var <2>"Bi: <223>Ra forholdet i prøven i snitt henholdsvis 256 og 207% av tilsvarende standard. Dette indikerer noe translokalisasjon av radionuklide mellom myke vevsorganer. Videre var aktiviteten av <2ll>Bi i mykt vev generelt lavt sammenliknet med benaktiviteten av nukliden. Den mengden <2>"Bi som befant seg i mykt vev skyldtes mest sannsynlig tilstedeværelsen av <223>Ra i mykt vev.

Konklusjon: Det ble observert meget gunstige distribusjonsforhold for <223>Ra (og døtre) mellom ben og mykt vev, en viktig indikasjon på at behandling av kalsifisert vev med denne radionuklidekjeden har stort potensial.

Eksempel 3

For å undersøke om det var forskjell i retensjon mellom <223>Ra og <2>"Bi i benprøver, ble gammaspektroskopidata fra benprøver sammenliknet med en standardløsning med <223>Ra i radioaktiv likevekt med døtrene.

Metode: Det ble gjort gammaspektroskopi med germaniumdetektor (Canberra, Meriden, CT, USA) på benmarg fra mus. Målingene ble utført omgående etter disseksjon av dyrene. Prøver fra en standard løsning av <223>Ra i radioaktiv likevekt med datternuklidene ble undersøkt. Gammatoppen på 351,0 keV ble brukt fra <2>"Bi, og fra <223>Ra ble 154,2-linjen benyttet. En lokaliserings-indeks (LI) ble bestemt som følgende:

Eksempelvis: BBi - telleraten av <2>"Bi i ben, SRa - Telleraten av <223>Ra i standard

Med «student t-test» for datakolonner ble gammaspektre av fem prøver fra 6 timers gruppen og 3 dagers gruppen sammenliknet, med henholdsvis fem og tre prøver fra standardløsningen.

Resultater: LI-verdiene var gjennomsnittlig 0,85 (P=0,059) etter 6 timer og 0,97 (P=0,749) etter 3 døgn. Disse forskjellene er ikke statistisk signifikante med hensyn til P=0,05 nivået for datasettene.

Konklusjon: Selv for radionuklider som representerer den femte overgangen i 223Ra-desintegrasjonskjeden, desintegrasjon av <21l>Bi, er retensjonen i ben tilsvarende den for 223Ra.

Eksempel 4

For å undersøke en eventuell translokalisasjon av datterisotoper etter opptak av <223>Ra i ben, enten ved kjernerekyl eller diffusjonsprosesser, ble ben fra dyr, avlivet etter henholdsvis 6 timer og 3 døgn etter injeksjon, studert for fem dyr i hver gruppe. Metode: Benene ble snittet longitudinalt for å avdekke områdene med rød benmarg, og deretter kuttet opp i små fragmenter på mindre enn 3 mg. Prøvene ble så vasket med Dulbeccos PBS (Stigma-Aldrich CO. LTD., Irvine, UK) og sentrifugert. Supernatanten ble fjernet og blandet med scintillasjonsløsning. Etter et døgn ble prøvene målt på nytt. Forskjellen i antall tellinger, etter korreksjon for desintegrasjon av <223>Ra, ble brukt som indikasjon på translokalisasjon av datternuklider fra bensubstansen.

Resultater: I dyrene som ble avlivet 6 timer etter injeksjon ble det observert antydning til translokalisasjon fra ben. Sammenliknet med total aktivitet i ben ble i gjennomsnitt 1,8% løst i PBS ved vasking. Da vaskeløsningen ble undersøkt igjen etter 12 timer, hadde verdien avtatt til 0,2%. Dette indikerer svært lav translokalisering av datterisotoper (sannsynligvis mindre enn 2% av datterisotopene). Målingene på dyrene avlivet etter 3 døgn, viste ingen signifikant forskjell fra bakgrunnsmålingene på vaskeløsningen etter vask. Dette resultatet antyder at hvis en delokalisering av døtre har funnet sted, er den mindre enn deteksjonsgrensen, som er estimert til mindre enn 1 % av total aktivitet i ben.

Konklusjoner: Basert på måling av den ekstraherbare radioaktive fraksjonen fra finfragmenterte benprøver, ble det indikert at translokalisering av datternuklider etter desintegrasjon av 2<23>Ra i benmatriks er meget lav.

Referanser

Atcher RW, Friedman AM, Huizenga JR, Spencer RP. A radionuclide generator for the production of 2"Pb and its daughter. J. Radioanal. Nucl. Chem. Letters 135, 215-221 (1989).

Atkins HL, Mausner LF, Srivastava SC, Meinken GE, Cabahug GE, D'Alessandro T. Tin-117m(4+)DTPA for palliation of pain from osseous metastases: A pilot study. J Nucl Med 36, 725 (1995).

Atkins HL. Overview of nuclides for bone palliation. Appl Radiat Isot 49, 277-283

(1998).

De Klerk, JMH, van Dijk, A., van het Schip, AD, Zonnenberg, BA, and van Rijk, PP Pharmacokinetics of of Rhenium-186 after administration of rhenium-186-HEDP to patients with bone metastases. J. Nucl. Med. 33, 646-651 (1992).

Delikan O. Preparation of <224>Ra for therapy of ankylosing spondylitis. Health Phys 35, 21-24(1978).

Ekstrøm L, Spanier R. The ENSDF radioactivity data base for IBM-PC and computer network Access. Dept. Of Physics, University of Lund, Sweden (1989).

Feinendegen LE, McClure JJ. Meeting Report, -emitters for medical therapy-Workshop of the United States Department of Energy. Denver, Colorado, May 30-31, 1996. Radiat. Res. 148,195 (1997).

Fosså SD, Paus E, Lochoff M, Melbye R, Backe S, and Aas M. 89strontium in bone metastases from hormone resistant prostate cancer: Palliation effec and biochemical changes. Br J Cancer, 66, 177-180 (1992).

Garret R. Bone destruction in cancer. Semin Oncol 72, 3433-3435 (1993).

Hall EJ. Radiology for the radiologist. Fourth edition, JB Lippincott Co. Philadelphia, s.153-164 (1994).

Hassfjell SP, Hoff P, Bruland ØS, Alstad J. <2l2>Pb/212Bi-EDTMP-Synthesis and biodistribution of a novel bone seeking alpha-emitting radiopharmaceutical. J Labelled Compds Radiopharm 34, 717-734 (1994).

Hassfjell, SP, Bruland, ØS, Hoff, P. 212Bi-DOTMP- An alpha particle emitting bone seeking agent for targeted radiotherapy. Nucl Med Biol 24, 231-237 (1997).

Howell RW, Goddu SM, Narra VR, Fisher DR, Schenter RE, Rao DV. Radiotoxicity of Gadolinium-148 and radium-223 in mous testes: Relative biological effectiveness of alpha-particle emitters in vivo. Radiat Res 147, 342-348 (1997).

Kanis JA. Bone and cancer. Pathophysiology and treatment of metastases. Bone 17, 101s-10Ss (1995).

Larsen RH, Murud KM, Akabani G, Hoff P, Bruland ØS, Zalutsky MR.211 At- and mI-labeled bisphosphonates with high in vivo stability and bone accumulation. J Nucl Med 40, 1197-1203 (1999).

Lee CK, Aeppli DM, Unger J, Boudreau RJ, Levitt SH. Strontium-89 chloride (Metastron) for palliative treatment of bony metastases: The University of Minnesota experience. AmJClin Oncol 19, 102-107 (1996).

Lloyd RD, Bruenger FW. Rn:Ra ratios in bone of beagles injected with <226>Ra. Health Phys. 60, 567-568 (1991).

Lloyd RD, Mays CW, Taylor GN, Atherton DR, Bruenger FW, Jones CW. Radium-224 retention, distribution, and dosimetry in beagles. Radiat Res 92,280-295 (1982).

Muggenburg BA, Hahn, FF, Griffith Jr WC, Lloyd RD, Boecker BB. The biological effects of radium-224 injected into dogs. Radiat Res 146, 171-186 (1996).

Muller WA. Studies on short-lived intemal -emitters in mice and rats Part 1. <224>Ra. Int J Radiat Biol 20,27-38 (1971).

Nielsen, OS, Munro AJ, Tannock IF. Bone metastases: Pathophysiology and management policy. J Clin Oncol 9, 509-524 (1991).

Raabe OG, Parks NJ. Skeletal uptake and lifetime retention of Sr-90 and Ra-226 in beagles. Radiat Res 133,204-218 (1993).

Ritter MA, Cleaver JE, Tobias CA. High-LET radiations induce a large proportion of non-rejoining DNA breaks. Nature, 266, 653-655 (1977).

Rundo J. The biological behaviour of 224Ra (ThX) and its daughters. Health Phys 35, 13-20(1978).

Seelmann-Eggebert W, Pfennig G, Miinzel H, Klewe-Nebenius H. Nuklidkarte, Kernforschungszentrum Karlsruhe (1981).

Silberstein EB. Editorial: Dosage and response in radiopharmaceutical therapy of painful osseous metastases. J. Nucl. Med., 37, 249-252 (1996).

Wu C, Brechbiel MW, Gansow OA. An improved production of 2l3Bi from<225>Ac. Radiochimica Acta 79, 141-145 (1997).

Claims (13)

1. En radiokjemisk metode for produksjon av radium-223 for biomedisinsk bruk karakterisert ved immobilisering av en mornuklide på en generatorkolonne som inneholder AC-resin på en uorganisk matriks, eller ved at AC-resin brukes i et væske-væske ekstraksjonssystem.

2. En metode i henhold til krav 1, karakterisert ved at generatorkolonnen inneholder et metanbisfosforsyrlingderivat på en silikamatriks og at væske-væskeekstraksjonstrinnet inneholder et eller flere P,P'di-forestrede metylen bis-fosforsyrlingderivater eller en kombinasjon av disse som anvendes som ekstraksjonsmiddel.

3. En metode i henhold til krav 1, karakterisert ved at generatorkolonnen inneholder P,P'di-oktylmetan bis-fosforsyrling på en silikamatriks og at i væske-væskeekstraksjons-trinnet anvendes P,P'di-oktyl metylen bis-fosforsyrling eller P,P'di(2-etyl-heksyl)metan bis-fosforsyrling eller en kombinasjon av disse som ekstraksjonsmiddel.

4. En metode i henhold til krav 1-3, karakterisert ved at generatorkolonnen inneholder mineralsyrer, for eksempel salpetersyre eller saltsyre, som etter nøytralisering og fortynning gir en fysiologisk kompatibel løsning av dets salter, eventuelt at det ved væske-væskeekstraksjon benyttes en vannfase bestående av mineralsyrer, for eksempel salpetersyre eller saltsyre.

5. En metode i henhold til krav 4, karakterisert ved at konsentrasjonen av mineralsyrer i kolonna er 0,01-8 M, helst 0,1-2 M, optimalt 0,5-1 M, og konsentrasjonen av mineralsyrer ved væske-væskeekstraksjonen er 0,01-8 M, helst 0,1-2 M, optimalt 0,8-1,5 M.

6. Et fysiologisk kompatibelt preparat til per oral eller in vivo administrasjon karakterisert ved en løsning som består av oppløst Ra-salt, med eller uten en enkel eller en kombinasjon av flere stabiliserende analoge jordalkalie kationbærere; med eller uten forbindelser som forhindrer utfelling og/eller kolloiddannelse, i tillegg til farmakologisk akseptable bærere og hjelpestoffer.

7. Et preparat i henhold til krav 6, karakterisert ved at kationet som benyttes for stabilisering av jordalkaliemetallet er valgt fra gruppen bestående av magnesium, kalsium og strontium.

8. Et preparat i henhold til krav 6-7, karakterisert ved at forbindelsen som skal forhindre utfelling og/eller kolloiddannelse er en karboksylsyre eller en syrling eller en kombinasjon av karboksylsyrer eller organiske syrlinger.

9. Et preparat i henhold til krav 8, karakterisert ved at karboksylsyrene er valgt fra følgende gruppe: oksalsyre, oksal-eddiksyre, vinsyre, ravsyre, malinsyre eller malonsyre.

10. Et preparat i henhold til krav 6, karakterisert ved at f.eks bisfosfonat og/eller polyfosfonat benyttes som farmakologisk akseptabel bærer.

11. Et preparat i henhold til krav 4-6, karakterisert ved at det er laget til for injeksjon, infusjon eller oralt inntak eller en kombinasjon av disse.

12. Anvendelse av radium-223 for å fremstille et farmasøytisk preparat til kondisjonering av benoverflate.

13. Et kit, karakterisert ved at det innholder <223>Ra produsert i henhold til krav 1-5, stabiliserende jordalkalie kationbærere i henhold til krav 7, og en forbindelse som skal forhindre utfelling og/eller kolloiddannelse i henhold til krav 8-10, farmasøytisk akseptable bærere og passende utstyr for administrasjon av preparatet.