Theranostics I

W ostatnich latach podejście teranostyczne nabrało szczególnego znaczenia w medycynie spersonalizowanej, zwłaszcza w onkologii, gdzie zaawansowane nowotwory można skutecznie leczyć narażając pacjenta na niewielkie ryzyko skutków ubocznych.

Na wykładzie zostaną przedstawione podstawy oddziaływania promieniowania jądrowego z materią i podstawy detekcji promieniowania jądrowego, a także rożne aspekty wykorzystania radioizotopów w diagnostyce medycznej, takie jak: rozpady radioaktywne, produkcja radioizotopów, rozkład fizyczny i biologiczny, teranostyczne radioznaczniki.

Różne aspekty dozymetrii w medycynie nuklearnej, takie jak biologiczne skutki napromieniowania metody genetyczne w dozymetrii biologicznej zostaną zaprezentowane. Ponadto będą omówione fizyczne postawy metod obrazowania w teranostyce: pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej emisji pojedynczego fotonu, tomografii komputerowej i mammografii oraz obrazowania metodą jądrowego rezonansu magnetycznego.

Metabolizm i aktywność komórek normalnych i nowotworowych zostaną przedstawione w kontekście zużycia glukozy, produkcji określonych białek lub metabolitów oraz komunikacji komórkowej. Aspekty te zostaną przedstawione jako potencjalne biomarkery raka.

Radiofarmaceutyki, oparte na różnych chemicznych i biologicznych systemach dostarczania leków (DDS), takich jak ligandy peptydowe, liposomy, pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, makrofagi obciążone nanocząsteczkami i inne komórki, zostaną poddane przeglądowi.

W fizjologii wyszczególnione zostaną podstawowe procesy, ważne dla czynności układu hormonalnego, takie jak czynność tarczycy, przysadki i nadnerczy. Przedstawiona zostanie koagulacja i hemostaza, a także funkcja układu odpornościowego w kontekście rzetelności obrazowania, funkcji biomarkerów i powikłań leczenia.

Na potrzeby diagnostyki zostaną opracowane i wyjaśnione terminy dotyczące biomarkerów, farmakokinetyki i farmakodynamiki, a także specyficzność i czułość testu.

1. Historia kliniczna teranostyki:

• Historia dr Saula Hertza (1946) i przykład pierwszego zastosowania radiojodu (130-I / 131-I)

• Fizjologia tarczycy

• Obrazowanie guzów neuroendokrynnych (NET) przy użyciu pentetreotydu znakowanego indem 111 (In-111) (1987)

• Fizjologia nadnerczy i przysadki mózgowej

• Pierwsze kliniczne badanie teranostyczne w onkologii 177-Lu DOTA-TATE (2017)

• Obrazowanie i terapia raka prostaty wg 177-Lu-PSMA-617 (2018)

2. Podstawy oddziaływania promieniowania jądrowego z materią i podstawy detekcji promieniowania jądrowego

3. Radioizotopy w diagnostyce medycznej

• Rozpady radioaktywne

• Produkcja radioizotopów

• Rozkład fizyczny i biologiczny

• Teranostyczne radioznaczniki

4. Metabolizm, aktywność i genetyka komórek normalnych i nowotworowych:

• Niedotlenienie i efekt Warburga w raku

• Częste mutacje w komórkach rakowych

• Biomarkery raka

• Potencjalne cele teranostyczne

5. Biomarkery

• Definicja

• Przykłady

• Kliniczna czułość i swoistość testu diagnostycznego

• Biomarkery stosowane w teranostyce

6. Farmakokinetyka radiofarmaceutyków

• Interakcje ligand-receptor

• Aktywność agonistyczna i antagonistyczna

• Wzorce dystrybucji leków

• Metody analityczne (chromatografia i spektrometria mas)

7. Dozymetria w medycynie nuklearnej

• biologiczne skutki napromieniowania (jednostki napromieniowania)

• metody genetyczne w dozymetrii biologicznej (testy cytogenetyczne)

8. Metody obrazowania w teranostyce:

• Fizyczne zasady pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej emisji pojedynczego fotonu

• Fizyczne zasady tomografii komputerowej i mammografii

• Fizyczne zasady obrazowania metodą jądrowego rezonansu magnetycznego

9. Radiofarmaceutyki stosowane w diagnostyce i terapii:

• Projekt i struktura radiofarmaceutyków (ligand, chelator, radioniklid)

• Systemy dostarczania leków stosowane w teranostyce:

• ligandy peptydowe,

• liposomy,

• pęcherzyki zewnątrzkomórkowe,

• Przeanalizowane zostaną makrofagi i inne komórki naładowane nanocząsteczkami

10. Układ odpornościowy w teranostyce;

• Funkcja biologiczna różnych populacji leukocytów

• Antygeny specyficzne dla tkanek

• Różne klasy przeciwciał

11. Hemostaza i układ krzepnięcia

• Historyczne spojrzenie na odkrycie kaskady krzepnięcia

• Specyfikacje tradycyjnego (klinicznego) systemu krzepnięcia

• Nowoczesna koncepcja kaskady koagulacji

• Leki przeciwzakrzepowe i fibrynolityczne

12. Terapia fotodynamiczna i fotochemioterapia;

• Zasady fizyczne

• Leki fotouczulające

• Efekty biologiczne

13. Fibrynoliza a zwłóknienie

• Tło biologiczne

• Znaczenie kliniczne w teranostyce

14. Współczesna koncepcja teranostyki:

• Teranostyczne radioznaczniki

• Cele teranostyczne

15. Egzamin sprawdzający i punktacja

Paul Davidovits, Physics in Biology and Medicine, 5th Edition, ISBN: 978-0128137161, Academic Press 2018

Kwan-Hoong Ng, Chai Hong Yeong, A. C. Perkins, Problems and Solutions in Medical Physics. Nuclear Medicine Physics - Series in Medical Physics and Biomedical Engineering, 1st Edition, ISBN 978-0367147976, CRC Press Taylor & Francis Group 2019

Kwan-Hoong Ng, Chai Hong Yeong, A. C. Perkins, Problems and Solutions in Medical Physics. Diagnostic Imaging Physics - Series in Medical Physics and Biomedical Engineering, 1st Edition, ISBN 978-1138542587, CRC Press Taylor & Francis Group 2018

CYTOGENETIC DOSIMETRY: APPLICATIONS IN PREPAREDNESS FOR AND RESPONSE TO RADIATION EMERGENCIES IAEA, VIENNA, 2011; https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/EPR-Biodosimetry%202011_web.pdf