Cyclotron production of [68Ga]GaCl3 using solid target and its clinical adaptation through automated purification and GMP-grade production of [68Ga]Ga-DOTATATE

In der Welt der modernen Medizin müssen Ärzte oft nicht nur in den Körper hineinsehen, um einen Knoten zu finden, sondern auch, um zu verstehen, wie sich eine bestimmte Krankheit auf zellulärer Ebene verhält. Für Patienten mit neuroendokrinen Tumoren, einer Art von Wachstum, das schwer zu lokalisieren sein kann, ist eine spezielle Art der Bildgebung unverzichtbar geworden. Diese Technik verwendet eine winzige Menge eines radioaktiven Metalls namens Gallium-68, das an ein Molekül gebunden ist, das als Art Leuchtfeuer fungiert. Dieses Leuchtfeuer sucht gezielt nach den Tumorzellen und heftet sich an sie, wodurch sie auf einem Scanner aufleuchten, sodass die Ärzte genau sehen können, wo sie sich befinden. Dieser Prozess ist Teil eines umfassenderen Ansatzes namens Theranostik, bei dem dieselbe Zielmethode, die zur Lokalisierung der Krankheit verwendet wird, auch zur Behandlung derselben eingesetzt wird. Es ist jedoch zu einer großen Hürde geworden, genügend dieses radioaktiven Galliums zu beschaffen, um Patienten zu scannen. Die traditionelle Methode zur Herstellung beruht auf einem Gerät, das das Metall über einen längeren Zeitraum langsam freisetzt, aber diese Methode kann oft nicht genug Material für große Krankenhäuser produzieren, und die Logistik des Versands ist schwierig und teuer.

Um diesen Engpass zu lösen, haben Forscher eine neue Methode entwickelt, um Gallium-68 mithilfe eines Teilchenbeschleunigers, eines sogenannten Zyklotrons, herzustellen, das bereits in vielen medizinischen Zentren vorhanden ist. Anstatt auf eine langsame Freisetzung aus einem Generator zu warten, zertrümmert diese neue Methode Protonen gegen einen festen Block aus Zink, um das radioaktive Gallium direkt zu erzeugen. Das Team hinter dieser Arbeit baute ein vollständiges System, um den gesamten Prozess zu handhaben, von der Vorbereitung des Zinktargets bis hin zur Reinigung des Endprodukts. Sie entwarfen einen Arbeitsablauf, der zu verschiedenen Krankenhäusern transportiert werden konnte, was es ermöglichte, eine große Menge des radioaktiven Materials auf Abruf zu produzieren. Sobald das Gallium erzeugt worden war, verwendeten sie eine automatisierte Maschine, um es an das Zielmolekül zu binden und so den fertigen Wirkstoff zu erstellen, der für das Scannen der Patienten verwendet wird.

Die Ergebnisse dieses neuen Ansatzes waren beträchtlich. Durch das Abfeuern eines Protonenstrahls auf ein festes Zinktarget für zwei Stunden konnte das Team zwischen 90 und 110 Gigabecquerel an radioaktivem Galliumchlorid produzieren. Dies ist eine signifikante Menge an Aktivität, die ausreicht, um viele Patienten gleichzeitig zu versorgen. Der Prozess war hocheffizient, wobei mehr als die Hälfte des potenziellen radioaktiven Materials zurückgewonnen wurde, und das Endprodukt war extrem rein und enthielt fast keine unerwünschten Verunreinigungen. Die Forscher nahmen dieses frisch hergestellte Material und verwandelten es unter Verwendung eines spezialisierten automatisierten Moduls in den fertigen Scan-Wirkstoff, Gallium-68 DOTATATE. Sie konnten dies unter Einhaltung der strengen Sicherheits- und Qualitätsstandards, die für die Anwendung am Menschen erforderlich sind, in etwa fünf Stunden mit hohen Erfolgsraten und Reinheitsgraden durchführen, die alle medizinischen Anforderungen erfüllten.

Diese Arbeit zeigt, dass Krankenhäuser nicht vollständig auf externe Lieferanten oder die begrenzte Ausgabe traditioneller Generatoren angewiesen sind, um die benötigten Scan-Medikamente zu erhalten. Durch die Verwendung eines festen Targets und eines Zyklotrons können medizinische Zentren eine eigenständige Versorgung mit Gallium-68 sicherstellen. Das Team hat gezeigt, dass diese Methode skalierbar und zuverlässig ist und einen praktischen Weg für die regionale Produktion bietet. Anstatt ein völlig neues Target zu erfinden oder auf externe Hilfe zu warten, beweist diese Studie, dass die bestehende Zyklotron-Infrastruktur angepasst werden kann, um nicht nur Gallium-68, sondern potenziell auch andere neu aufkommende radioaktive Metalle zu produzieren. Dieser Wandel ermöglicht es medizinischen Einrichtungen, ihre vorhandenen Geräte maximal zu nutzen und sicherzustellen, dass Patienten die rechtzeitige, qualitativ hochwertige Bildgebung erhalten, die für eine effektive Versorgung notwendig ist.