Các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nhờ có các hormon và khả năng tương tác của bề mặt tế bào. Trên bề mặt tế bào này có thể lợi dụng một số khả năng vận chuyển qua màng mà ghi hình.f. Liên kết bề mặt tế bào hay receptor (có hoặc không có sự tiếp thu):
Các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nhờ có các hormon và khả năng tương tác của bề mặt tế bào. Trên bề mặt tế bào này có thể lợi dụng một số khả năng vận chuyển qua màng mà ghi hình. Một số phân tử liên kết vào receptor của bề mặt tế bào và một phần vận chuyển qua màng của tế bào và hoạt hóa quá trình trong tế bào. Các sự kiện này đã cung cấp một số lớn những kết quả tốt đẹp trong ghi hình.
* 67Ga và chuyển hoá transferrin:
Edward và Hayes đã nghiên cứu các u bạch huyết và các u khác bằng sự tập trung 67Ga. Và nó cũng sớm được kết luận rằng sự tập trung của Gallium phóng xạ không đặc hiệu cho khối u. Nhiều vị trí viêm cũng tích luỹ các thuốc phóng xạ. Một nghiên cứu đã cho biết khi ủ 67Ga với máu thì sẽ có 2 vùng liên kết chính là: liên kết với transferrin và bạch cầu. Quá trình tạo phức gồm hai thành phần là phần tan và phần tế bào. Ở những bệnh nhân không có bạch cầu đa nhân trong máu tuần hoàn nhưng 67Ga lại tập trung ở vị trí tiêm. Thực vâỵ, con đường chuyển hoá khác đủ để phân bố 67Ga. Liên kết 67Ga với transferrin và sau đó gắn vào tế bào khối u và có khả năng được chuyển hoá sắt. Một phần của phức hợp được hấp thụ và sắt được giải phóng đi vào trong tế bào. Một số tế bào có chứa lactoferin protein, loại này có liên kết thậm chí còn mạnh hơn với transferrin. Có tác giả còn cho rằng nồng độ lactoferrin còn làm tăng liên kết 67Ga với tuyến sữa, vào gan, lách và bạch cầu đa nhân Gan là một cơ quan luôn được xem là cơ quan đối chứng cho nồng độ 67Ga. Tuy nhiên sự tập trung ở gan của thuốc phóng xạ có thể bị giảm do truyền máu (có thể là sắt đầy lên các receptor) và sau điều trị hoá chất có thể liên quan đến xác của receptor trên bề mặt tế bào. Nếu thêm vào một lượng Ga bền có lẽ cũng làm cho sự tác động tương tự. Nitrat Ga đã được dùng vì nó liên kết với khối u ác tính. Một vấn đề hỗ trợ cho ghi hình 67Ga là liên kết với các thành phần máu (và do đó mà có phông máu cao). Sau một số ngày thì tổn thương có thể xuất hiện rất rõ ràng. Sự tập trung vào gan và bài tiết vào ruột của 67Ga làm giảm hiệu quả đánh giá khối u ở ổ bụng. Trong khi đó một số khối u như u bạch huyết và u máu lại có độ tập trung cao 67Ga. Còn những nơi khác thì có ái lực tập trung kém hơn, thậm chí còn thấp nhất. Điều này có thể còn liên quan đến số lượng receptor của transferrin và các nơi chứa trong tế bào. Transferrin thực hiện công việc như một chiếc xe vận chuyển cho các phân tử khác. Transferrin liên kết với adriamycin, như đã nói là nó liên kết với receptor transferrin và làm độc hại cho các tế bào.
* Kháng thể đơn dòng đánh dấu phóng xạ kháng các chất chỉ điểm bề mặt:
Đã hơn 20 năm qua, việc phát hiện ra kháng thể đơn dòng và đưa vào ứng dụng ghi hình ở Mỹ đầu tiên. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây đã phát triển nhanh hơn. Hiện nay đã có một số kháng thể đơn dòng đánh dấu phóng xạ dưới dạng thuốc phóng xạ bán sẵn trong thị trường. Nhưng có một số lý do làm việc sử dụng chúng trong ghi hình chưa được phát triển nhanh:
1. Một số tổ chức bình thường cũng có các receptor đối với kháng thể nên khi ghi hình khối u, hoạt tính phóng xạ phông rất cao, do đó không xác định rõ được khối u.
2. Phản ứng liên kết kháng nguyên – kháng thể xuất hiện ngay trên bề mặt tế bào thì phức hợp đó cũng bị “lột xác”, do đó làm mất chất đánh dấu phóng xạ.
3. Các kháng thể đơn dòng có thể được coi là protein lạ của cơ thể, các kháng thể kháng lại các kháng thể đơn dòng này có thể được sinh ra. Một số kháng thể đơn dòng có sẵn để bán chính là của chuột và tất nhiên kháng thể người sẽ được sinh ra để kháng lại kháng thể chuột. Các kháng thể này sẽ làm ngưng kết các kháng thể chuột sau khi sử dụng trên người để ghi hình.
4. Có khả năng nhiễm virus sau khi tiêm các sản phẩm sinh học.
5. Quá trình đánh dấu hạt nhân phóng xạ kháng thể có thể bị thay đổi về phân tử, do đó mà có thể làm mất khả năng phản ứng miễn dịch.
Các nhà sản xuất cũng đã cố gắng rất nhiều để làm giảm những vấn đề trên. Molthoff và cộng sự đã sản xuất ra một kháng thể ghi hình ung thư buồng trứng. Tại vị trí liên kết với dẫn chất của chuột hoặc các vùng khác nhau của kháng thể đã được gắn với các vùng hằng định của người.
Kháng thể đơn dòng của người sản xuất rất khó, nhưng cũng đã sản xuất được một số để đưa vào ứng dụng. Một kháng thể lai ghép người - người phản ứng với một kháng nguyên trong khối u đại tràng đã được nghiên cứu. Kháng thể này đã được sản xuất bởi sự dung hợp tế bào lympho từ hạch lympho của bệnh nhân có ung thư đại tràng (adenocarcinoma) với các tế bào lymphoblastrid. Đã có một số công trình nghiên cứu sản xuất thành công nhiều kháng thể đơn dòng của người và ngày nay đã thành lập các trung tâm sản xuất kháng thể gọi là “các kháng thể không cần gây miễn dịch”.
Một kháng thể đơn dòng đầu tiên được đánh dấu phóng xạ và ứng dụng thành công là do có phòng thí nghiệm của US Food and Drug Administration. Đó chính là kháng thể B72-3, trong đó chất oligosaccharides đã bị oxy hoá, chất aldehydes đã được sinh ra và phản ứng với một chất liên kết với đầu tận cùng của DTPA, chất này sẽ thực hiện phản ứng đánh dấu với 111In phóng xạ. Kháng thể này đặc hiệu với khối u carcinoma đại tràng và buồng trứng. Việc sử dụng các sản phẩm kháng thể này chính là ở các bệnh nhân có mức CEA tăng cao sau khi cắt khối u để tìm vị trí di căn. Vì nó cũng tập trung gan bình thường khá cao nên nếu tìm u trong gan thì nên dùng CT. Tuy nhiên, dùng kháng thể đánh dấu phóng xạ để tìm khối u trong hố chậu, ổ bụng và ngoài ổ bụng là nhanh và chính xác hơn. Nhiều công trình nghiên cứu đã đưa ra độ chính xác chẩn đoán ung thư đại tràng bằng kháng thể đánh dấu là khoảng 87%.
Kháng thể B72 – 3 cũng đã được đánh dấu với 131I. Có một công trình đã công bố là dùng kháng thể đánh dấu hạt nhân phóng xạ có độ nhạy phát hiện là 85% ung thư đại tràng, 95% ung thư buồng trứng và 70% ung thư vú. Người ta còn thấy kháng nguyên TAG-72 được sinh ra từ ung thư đại tràng và có thể định lượng được ở nồng độ cao trong máu của 60% bệnh nhân. Kháng thể đơn dòng B72 – 3 còn được đánh dấu với 90Y để điều trị ung thư buồng trứng. Ở Mỹ còn có một số kháng thể đơn dòng đã được đưa ra dùng ghi hình thành công. Ví dụ như anti – CEA đánh dấu 99mTc, anti – prostate Iglt đánh dấu 111In và một số Fab fragment đánh dấu 99mTc dùng trong phát hiện khối u phổi tế bào nhỏ. Một kháng thể kháng melanoma F(ab’) 2 fragment đánh dấu 99mTc cũng đã được sử dụng thành công. Độ nhạy phát hiện hạch lympho khoảng 61,5%. Còn các u khác có độ nhạy cao hơn. Kháng thể kháng CEA có thể có nhiều hứa hẹn hơn. Kháng thể kháng u hạch bạch huyết tế bào B cũng đã áp dụng ghi hình, nó có tính chất kháng nhiều loại khối u. Ngoài ra còn một số khác đang được tiếp tục nghiên cứu.
* Các hormon đánh dấu và liên kết receptor:
Mỗi một tế bào đều có một loại các receptor đặc hiệu, nó quyết định tương tác với môi trường gần nhất. Ví dụ như receptor vận chuyển sắt và vai trò của nó trong chuyển hoá sắt như đã nêu ở phần trên.
Một nguyên nhân thông thường làm sai sót đáp ứng hormon là do khiếm khuyết vị trí liên kết. Ví dụ sự kháng insulin có tính chất gia đình thường liên quan đến đột biến trong receptor, làm nhiễu liên kết với insulin. Các hormon được sản xuất ra một lượng khá lớn nhưng chỉ một receptor bị khiếm khuyết lại đủ để ngăn cản sự đáp ứng của hormon đó. Một hiện tượng đối ngược khác, đó là khả năng biểu hiện của receptor đối với một hormon (hoặc sự có mặt của chúng trong một vùng thường là thiếu vắng chúng) có thể dùng để ghi hình khối u. Một ví dụ về receptor của thyrotropin đã được báo cáo trong năm 1991 ở tạp chí nội tiết học.
Somatostatin là một hormon có nhiều hoạt động khác nhau. Nó ức chế sự bài tiết tuyến yên của hai hormon là hormon phát triển (GH) và TSH. Mặt khác, somatostatin điều hoà giảm các hormon dạ dày ruột, insulin, glucagon, các peptid ruột hoạt mạch và bài tiết. Somatostatin được thực nghiệm thấy ức chế khối u trong động vật thực nghiệm, điều này có thể làm ảnh hưởng đến vị trí liên kết. Các receptor đối với somatostatin đã phát hiện một số khối u kể cả vị trí di căn hay nguyên phát. Renbi và cộng sự đã dẫn ra các thành phần của khối u thuộc loại đặc biệt mà các receptor của somatostatin có ái lực rất mạnh. Các u thần kinh nội tiết có tần suất receptor cao, trong khi đó u bạch huyết và một số khối u ác tính của hệ thống thần kinh trung ương cũng có độ tập trung đáng chú ý. Chỉ có khoảng một nửa các khối u vú và buồng trứng là thấy có các receptor này. Các khối u tiền liệt tuyến và tuỵ không có liên kết somatostatin.
Các khối u vú, buồng trứng và các phân thuỳ khác của hệ thống tái sản xuất của phụ nữ có thể dùng các receptor của estrogen và progesterone. Tuy nhiên đã có nhiều cố gắng tổng hợp các chất tương tự của các hormon để đánh dấu phóng xạ. Chất tamoxifen đã được mô tả giống như antiestrogen, có một số tính chất giống như estrogen và cả những chất tương tự như halogen hoó cũng đã được điều chế. Các chất antiestrogen halogen hoá khác cũng đã được tổng hợp và cũng đã được nghiên cứu.
* Các tế bào bạch cầu và interleukin đánh dấu hạt nhân phóng xạ:
Các bạch cầu, trong tính chất nguyên vẹn của chúng hoặc trong nhóm hình thái đã tách có thể được đánh dấu với oxine – 111In (8 hydroxy quinoline) và HMPAO – 99mTc. Có một số tác giả đã dùng phương pháp miễn dịch phóng xạ để tìm khối u. Sau đây là một số phương pháp:
1. Các tế bào lympho đã có u thâm nhiễm (Tumorinfiltrating lymphocytes – TILS) có thể rất nhạy cảm với kháng nguyên khối u. TILS đánh dấu phóng xạ đã sử dụng như là một chất chỉ điểm khối u và còn dùng để điều trị khối u.
2. Đã thu được các lymphocyte từ máu ngoại vi và sau đó nuôi cấy cùng với các phần khối u. Các tế bào lympho tăng sinh phát triển trong sự có mặt của interleukin 2. Các tế bào sau đó đánh dấu phóng xạ và tiêm lại. Phương pháp này đã chỉ ra thành công trên mô hình thực nghiệm. Interleukin niệu tiêm ven (lymphocyte mitogen), đã dùng trong nuôi cấy hoặc làm thành dạng đánh dấu phóng xạ, liệu có còn vai trò định vị khối u nữa hay không.
3. Các tế bào máu trắng đã được báo cáo khi đã hoạt hoá, kích thích một sự bùng nổ về hoạt động chuyển hoá. Các vị trí liên kết trung tính đối với một số peptid N – formyl như N – formyl – Met – Leu – Phe. Liên kết tạo ra các hoá chất, phagocytosis (thực bào) và giải pháp các enzym lysosom. Một số nhóm đã sinh ra các chất tương tự đánh dấu phóng xạ của peptid N – formyl. Ví dụ: Phenylalanin đã bị thay thế bởi tyrosine, nó có thể iod hoá được. Selenomethionine và các chất tương tự của peptid N- formyl đã được tạo ra và có một ái lực mạnh với các vị trí liên kết của các bạch cầu. Tuy nhiên các bạch cầu hoạt hóa không xuất hiện để tấn công vào khối u.
4. Các peptid có tính kích thích miễn dịch có thể tách ra được từ sữa người. Đó là các axit amin Gly – Leu – Phe và Val – Glu – Pro – Ile – Pro – Tyr. Liên kết Gly – Leu – Phe với các tế bào leukocyte đa nhân, trong khi đó peptid thứ 2 gắn với monocyte. Các nghiên cứu vẫn tiếp tục xem có xác định được liệu các peptid này có ái lực mạnh với các vị trí ở vú và những tổ chức phân lập khác không.
5. Interleukin 2 đánh dấu với 123I, các tế bào hoạt hoá bởi interleukin 2 (lymphokine đã hoạt hoá giết các tế bào hoặc LAK) là tế bào độc đối với nhiều khối u trong in vitro. Tuy nhiên, điều này ít ảnh hưởng đến in vivo và có thể liên quan đến thiếu (recruiment) bổ sung vào vị trí khối u. Takahashi và cộng sự đã gắn LAK với các kháng thể để liên kết với các kháng nguyên trên bề mặt khối u. Người ta đã dùng LAK để tiêm tĩnh mạch thấy tập trung cao ở khối u và có ức chế khối u phát triển.
* Các hạt mỡ (liposomes):
Thuật ngữ micropheres (vi cầu) đã được định nghĩa là một hạt hình cầu và có kích thước rất nhỏ. Các hạt này khá ổn định và không bị biến dạng, đối ngược với bản chất những tế bào có màng và có nén được (các tế bào nhân tạo và liposome). Các tế bào nhân tạo, các thể hình cầu như một tập hợp các tế bào của tế bào nguyên bào thần kinh người giống như MIBG – 131I đã nghiên cứu bởi Gaz và Mairs, do đó nó không được ứng dụng rộng rãi trong ghi hình khối u. Các hạt mỡ là các bọng mỡ, nó chứa dung dịch lỏng bên trong nó. Chúng là một cái “túi” chứa được các nguyên liệu hoà tan và nước (như các thuốc phóng xạ), bên ngoài được bao bọc một lớp vỏ nhiều mỡ. Các hạt mỡ còn có những cấu trúc khác nhau do đường kính khác nhau và có thể có một lớp dày đặc, có một môi trường lỏng ở giữa các lớp đó. Khi tiêm vào ven thì nó được tích luỹ ở các hệ liên võng nội mô, làm giảm số lượng tập trung ở khối u.
Để giảm thiểu độ tập trung ở hệ liên võng nội mô cần những yếu tố sau:
1. “RES tránh hạt mỡ” đã được tạo ra. Bao gồm thể palmityl – glueuronide làm giảm độ thanh lọc từ máu.
2. Một vấn đề trong ghi hình phát hiện khối u là thời gian phải lùi lại giữa sự tập trung thuốc phóng xạ và ghi hình (cần phải sạch hoạt tính phóng xạ từ dòng máu). Ví dụ: 67Ga citrat liên kết với cả hai transferrin và bạch cầu. Ogihara – Umeda và cộng sự đã điều chế hạt mỡ có chứa desferrinoxamine – 67Ga và biotin trong lớp áo ngoài. Sau 4 giờ tiêm tĩnh mạch chuột có sarcoma, avidin cũng được tiêm vào ven. Do liên kết biotin và avidin, mức hoạt tính phóng xạ ở máu giảm xuống 5% so với chúng. Tỷ số đã tăng lên giữa khối u và máu. Một số kỹ thuật khác cũng được sáng tạo ra như kháng thể (không đánh dấu) có chứa avidin hoặc biotin được thêm vào. Sau đó, đối chứng (như biotin nếu avidin đã cho vào trước) được đánh dấu phóng xạ và cho vào. Ái lực của phức hợp biotin – avidin có thể định vị được khối u.
3. Sự khác nhau trong vỏ bọc lipid của liposom có thể làm cho độ lọc máu tăng lên. Ví dụ: một liposom có chứa một ionophore (và EDTA cộng thêm 111In) đã làm tăng tốc độ lọc máu rất sớm của máu tuần hoàn. Một sự khác nhau của màng liposom cũng đã được mô tả và cũng có tác dụng tăng tập trung vào khối u. Thật vậy, các fragment có thể tăng kết hợp vào thành vách của lipid hoặc được tích tụ một cách đặc biệt. Liposome đã được ứng dụng làm thuốc dùng ngoài để điều trị.
* Mitogens (các chất phân bào):
Đã có 2 ứng dụng rõ ràng của mitogen:
1. Nhiều khối u đã tăng hoạt động khi có kích thích bằng mitogen sử dụng khả năng này đã được thực hiện nhiều năm đến nay vào trong điều trị di căn vào xương của ung thư tiền liệt tuyến. Testosterone đã được đưa vào để kích thích khối u. Sau đó đưa 32P – sodiumphosphate vào để điều trị. Có 2 vấn đề tồn tại:
- Khối u được kích thích phát triển rộng ra.
- Sự phát triển làm dễ lắng đọng vào khối u và có thể gây đau.
2. Mitogen đánh dấu phóng xạ có thể phát hiện được khối u. Bitner và cộng sự đã ghi nhận rằng mitogen là một chất điều biến sinh học trong sự biệt hoá và tương tác tế bào. Mitogen đánh dấu với 99mTc đưa vào chuột có u, ghi hình 2 ¸ 4 giờ phát hiện được u. Còn một số công trình khác cũng đều kết luận rằng có thể dùng vào ghi hình phát hiện khối u nếu được đánh dấu bằng phóng xạ.
g. Liên kết các tế bào hỗn hợp:
Sự khác nhau của các thuốc phóng xạ đã được chứng minh một số tác dụng của nó trong ghi hình phát hiện khối u. Một số chất đánh dấu với hạt nhân có bức xạ gamma có thể đạt được nồng độ cao trong u, trong khi đó các chất khác lại làm tăng chuyển hoá hoá sinh quan trọng mà không đạt được nồng độ cao như trong phân tử. Cho nên cần phải liên kết các phương pháp để chẩn đoán.
* Những triển vọng tương lai:
Mặc dù đã có nhiều nhà nghiên cứu cố gắng tìm kiếm những thuốc phóng xạ “đặc hiệu khối u”, nhưng cho đến nay vẫn còn đang trong nhiều hứa hẹn. Cụ thể như một số gợi ý sau:
1. Một số chất giống như potasium như isonitril đánh dấu 99mTc dùng phát hiện ung thư carcinoma tuyến giáp di căn xa.
2. Dùng các hormon đánh dấu phóng xạ để phát hiện khối u có thể ngày càng tăng. Ví dụ: receptor của estrogen trong u tử cung chuột rất có ái lực với 17 - a - (2 - iodovinyl) – chloromethyl estradiol. Preton và cộng sự đã kết luận một câu rằng: “... sự thiếu khả năng của tổ chức vú làm mất điều hoà của các receptor estrogen...” như là một sự bất bình thường trong carcinoma của vú. Preston đã dùng 16 – 17 - b - estradiol – 123I ghi hình u vú. Có 3 dẫn chất testosterone đánh dấu 18F dùng phát hiện các tổ chức có liên kết receptor androgen. Labaree và cộng sự đã mô tả việc tổng hợp và sử dụng của một chất tương tựdihydrotestoterone đánh dấu iod phóng xạ. Thực nghiệm chất này trong in vitro đã cho kết quả liên kết tuyệt vời với receptor của androgen.
3. Các chiến lược khác cần được đặt ra để gắn vào các dược chất phóng xạ đi với khối u. Mathias và cộng sự đã nghiên cứu receptor mediate – endocytosis của folate. Một folate – deferoxamine – 67Ga đã được sử dụng. Nó có khả năng tập trung vào u người được ghép vào chuột. Nhiều cố gắng khác đã nghiên cứu làm tăng vận chuyển hoá sinh hoặc chuyển hoá để đưa thuốc phóng xạ vào khối u.
4. Các chất nhạy cảm với hypoxia cũng đã được quan tâm nhiều. Các dẫn chất của misonidazol đánh dấu 18F như là một chất định vị hypoxia (giảm oxy huyết).
5. Hợp chất FDG – 18F đã được ứng dụng rộng rãi để phát hiện khối u và mức độ ác tính. Feine và cộng sự đã ghi rằng ung thư giáp biệt hoá chức năng đã có độ tập trung rất cao với FDG – 18F. Đề đánh giá sarcoma cơ xương, Garcia và cộng sự đã khẳng định FDG – 18F có độ nhạy, độ đặc hiệu cao hơn MIBI – 99mTc. So sánh giữa FDG – 18F với Methionine – 99mTc trong phát hiện u thì FDG – 18F tốt hơn. Nhưng cả hai đều kém phát hiện u ở đường kính dưới 1,5 cm.
6. Các vi hạt từ,vi nang từ và các hạt nano từ đánh dấu hạt nhân phóng xạ dùng trong ghi hình và điều trị đích đang được nghiên cứu tích cực để đưa vào ứng dụng rông rãi trong YHHN và ung bướu .
PGS.TS. Mai Trọng Khoa, PGS.TS. Trần Xuân Trường ,
Trung tâm Y học hạt nhân & Ung bướu, Bệnh viện Bạch Mai và Đại học Y Hà Nội