In vivo Quantitative Tomography of 225Ac Daughters in a Prostate Cancer Mouse Model with a Compton Camera

कैंसर का उपचार लगातार ऐसे हथियारों की खोज कर रहा है जो रोगी को नुकसान पहुँचाए बिना ट्यूमर को नष्ट करने के लिए पर्याप्त सटीक हों। एक आशाजनक दृष्टिकोण में रेडियोधर्मी सामग्री के छोटे पैकेटों का उपयोग करना शामिल है जो कैंसर कोशिकाओं को खोजते हैं और अल्फा कण छोड़ते हैं, जो एक प्रकार का विकिरण है जो एक सूक्ष्म हथौड़े (microscopic sledgehammer) की तरह काम करता है। ये कण केवल बहुत कम दूरी तक यात्रा करते हैं, जिससे आसपास के स्वस्थ ऊतकों को अछूता रखते हुए कैंसर कोशिका पर एक जबरदस्त प्रहार किया जाता है। हालाँकि, एक बार जब रेडियोधर्मी सामग्री शरीर के अंदर पहुँच जाती है, तो एक बड़ी समस्या उत्पन्न होती है। जैसे ही मुख्य रेडियोधर्मी परमाणु क्षय (decay) होता है, यह छोटे, चलते-फिरते टुकड़ों में टूट जाता है जिन्हें 'डॉटर एटम्स' (daughter atoms) कहा जाता है। ये टुकड़े अपने मूल वाहक से पीछे हट सकते हैं और अलग हो सकते हैं, जिससे वे किडनी या लिवर जैसे स्वस्थ अंगों में जाकर जमा हो सकते हैं, जिससे अनपेक्षित क्षति होने की संभावना रहती है। इस चिकित्सा को सुरक्षित और प्रभावी बनाने के लिए, डॉक्टरों को यह देखने की आवश्यकता है कि ये रेडियोधर्मी टुकड़े जीवित रोगी के भीतर वास्तव में कहाँ जाते हैं, लेकिन वर्तमान इमेजिंग उपकरण उपचार के लिए उपयोग की जाने वाली इतनी सूक्ष्म मात्रा में उन्हें स्पष्ट रूप से देखने में संघर्ष करते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब जीवित चूहों के भीतर इन अदृश्य यात्रियों को देखने का एक नया तरीका प्रदर्शित किया है। उन्होंने एक विशेष कैमरे का उपयोग किया जो पारंपरिक मेडिकल स्कैनर्स में पाए जाने वाले भारी धातु ग्रिडों या कोलिमेटर्स (collimators) पर निर्भर नहीं करता है। इसके बजाय, यह उपकरण क्रिस्टल के एक ठोस ब्लॉक का उपयोग करता है जो गामा किरणों—जो रेडियोधर्मी परमाणुओं के क्षय के दौरान उत्सर्जित ऊर्जा के सूक्ष्म विस्फोट हैं—की दिशा का पता लगा सकता है, यह ट्रैक करके कि वे क्रिस्टल के भीतर इलेक्ट्रॉनों से कैसे टकराते हैं। यह विधि, जिसे कॉम्पटन इमेजिंग (Compton imaging) कहा जाता है, कैमरे को एक त्रि-आयामी (3D) मानचित्र बनाने की अनुमति देती है कि विकिरण कहाँ से आ रहा है, बिना अधिकांश सिग्नल को रोके। शोधकर्ताओं ने इस तकनीक को प्रोस्टेट कैंसर के एक चूहे के मॉडल पर लागू किया, जिसका इलाज एक रेडियोधर्मी दवा से किया गया था जिसे ट्यूमर को लक्षित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। उन्होंने दवा की बहुत कम मात्रा, केवल 18.5 kBq, इंजेक्ट की, जो एक जीवित जीव के लिए सुरक्षित मात्रा है लेकिन अधिकांश मानक स्कैनर्स के लिए बहुत धुंधली है जिसे वे पहचान सकें।

टीम ने तीन चूहों का स्कैन किया, जिनमें से प्रत्येक में एक छोटा ट्यूमर था, जबकि वे एक एकल प्लेटफॉर्म पर स्थिर लेटे हुए थे। कैमरे ने सफलतापूर्वक दो विशिष्ट डॉटर एटम्स, 221Fr और 213Bi, से निकलने वाली गामा किरणों को कैप्चर किया, जो मुख्य रेडियोधर्मी दवा के टूटने पर बनते हैं। इन परमाणुओं के विशिष्ट ऊर्जा हस्ताक्षरों (energy signatures) पर ध्यान केंद्रित करके, शोधकर्ता स्पष्ट त्रि-आयामी चित्र बनाने में सक्षम थे, जो दिखाते थे कि विकिरण कहाँ जमा हुआ था। परिणामों से पता चला कि रेडियोधर्मी दवा सफलतापूर्वक टूमर तक पहुँच गई थी, और कैमरा ट्यूमर को शरीर के बाकी हिस्सों से अलग कर सका। भले ही ट्यूमर छोटे थे और विकिरण की मात्रा अविश्वसनीय रूप से कम थी, फिर भी छवियों ने आश्चर्यजनक स्पष्टता के साथ कैंसर के स्थान को दिखाया। शोधकर्ताओं ने केंद्रीय अंगों में गतिविधि को भी मापा, जैसे कि लिवर और किडनी, जो छवियों में एक एकल चमकीले क्षेत्र के रूप में दिखाई दिए क्योंकि कैमरा अभी तक उन्हें एक-दूसरे से अलग करने में सक्षम नहीं था, लेकिन यह ट्यूमर और बाकी शरीर के बीच अंतर करने में स्पष्ट रूप से सक्षम था।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि उनका नया कैमरा सही जानकारी दे रहा है, शोधकर्ताओं ने जीवित चूहों के भीतर लिए गए चित्रों की तुलना उन मापों से की जो चूहों को त्यागने (sacrifice) के बाद लिए गए थे। उन्होंने अंगों और ट्यूमर को निकाला और प्रयोगशाला मशीन में विकिरण की गणना की। प्रयोगशाला के मापों के साथ लाइव छवियों के आंकड़े लगभग पूरी तरह से मेल खाते थे। ट्यूमर के लिए, कैमरे ने वास्तविक रेडियोधर्मी गतिविधि का 86% से 98% तक पता लगाया। सटीकता का यह स्तर महत्वपूर्ण है क्योंकि यह साबित करता है कि यह नई इमेजिंग विधि दवा और इसके खतरनाक उपोत्पादों को वास्तविक समय में ट्रैक करने का एक विश्वसनीय, गैर-आक्रामक तरीका प्रदान कर सकती है। अध्ययन से पता चलता है कि वास्तविक मानव चिकित्सा के लिए प्रासंगिक मात्रा पर इन रेडियोधर्मी डॉटर्स की गति को देखना संभव है, जो कि इतने कम स्तर के विकिरण के साथ पहले असंभव माना जाता था।

इन निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि यह तकनीक अंततः डॉक्टरों को लक्षित अल्फा थेरेपी को अनुकूलित करने में मदद कर सकती है, जिससे उन्हें जानवर को मारने के बाद लिए गए एक एकल स्नैपशॉट के आधार पर अनुमान लगाने के बजाय, कई दिनों या हफ्तों तक रोगी के भीतर दवा के व्यवहार को देखने की अनुमति मिलेगी। हालांकि वर्तमान प्रणाली की कुछ सीमाएँ हैं, जैसे कि शरीर के केंद्र में व्यक्तिगत अंगों को अलग न कर पाना, इसने सफलतापूर्वक सिद्ध किया कि एक एकल डिटेक्टर जीवित विषय में रेडियोधर्मी क्षय उत्पादों का एक विस्तृत 3D मानचित्र बना सकता है। यह इन शक्तिशाली दवाओं के शरीर में वितरण को बेहतर ढंग से समझने का मार्ग प्रशस्त करता है, जो मानव में कैंसर के इलाज के लिए अल्फा थेरेपी को अधिक सुरक्षित और प्रभावी विकल्प बनाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।