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

O tratamento do câncer está constantemente em busca de armas que sejam precisas o suficiente para destruir um tumor sem prejudicar o paciente. Uma abordagem promissora envolve o uso de pequenos pacotes de material radioativo que procuram as células cancerígenas e liberam partículas alfa, um tipo de radiação que atua como uma marreta microscópica. Essas partículas viajam apenas uma distância muito curta, desferindo um golpe massivo na célula cancerosa enquanto deixam o tecido saudável ao redor intacto. No entanto, um problema significativo surge uma vez que o material radioativo está dentro do corpo. À medida que o átomo radioativo principal decai, ele se quebra em pedaços menores e em movimento, chamados átomos filhas. Esses pedaços podem recuar e se desprender de seu transportador original, derivando para se estabelecerem em órgãos saudáveis como os rins ou o fígado, potencialmente causando danos indesejados. Para tornar essa terapia segura e eficaz, os médicos precisam de uma maneira de observar exatamente para onde esses pedaços radioativos vão dentro de um paciente vivo, mas as ferramentas de imagem atuais têm dificuldade em vê-los claramente nas doses minúsculas usadas para o tratamento.

Uma equipe de pesquisadores demonstrou agora uma nova maneira de ver esses viajantes invisíveis dentro de camundongos vivos. Eles usaram uma câmera especializada que não depende das grades de metal pesado, ou colimadores, encontrados em scanners médicos tradicionais. Em vez disso, este dispositivo usa um bloco sólido de cristal que pode detectar a direção dos raios gama — pequenos surtos de energia emitidos conforme os átomos radioativos decaem — rastreando como eles ricocheteiam nos elétrons dentro do cristal. Este método, conhecido como imagem Compton, permite que a câmera construa um mapa tridimensional de onde a radiação está vindo sem precisar bloquear a maior parte do sinal. Os pesquisadores aplicaram esta técnica em um modelo de camundongo com câncer de próstata que havia sido tratado com uma droga radioativa projetada para visar o tumor. Eles injetaram uma quantidade muito pequena da droga, apenas 18,5 kBq, uma dose baixa o suficiente para ser segura para um animal vivo, mas muito fraca para a maioria dos scanners padrão detectar.

A equipe escaneou três camundongos, cada um carregando um pequeno tumor, durante trinta minutos enquanto permaneciam imóveis em uma única plataforma. A câmera capturou com sucesso os raios gama emitidos por dois átomos filhas específicos, 221Fr e 213Bi, que são criados conforme a droga radioativa principal se decompõe. Ao focar nas assinaturas de energia específicas desses átomos, os pesquisadores foram capazes de reconstruir imagens tridimensionais claras mostrando para onde a radiação havia se acumulado. Os resultados revelaram que a droga radioativa havia viajado com sucesso para os tumores, e a câmera conseguiu distinguir o tumor do resto do corpo. Mesmo que os tumores fossem pequenos e a quantidade de radiação fosse incrivelmente baixa, as imagens mostraram a localização do câncer com uma clareza surpreendente. Os pesquisadores também mediram a atividade nos órgãos centrais, como o fítex e os rins, que apareceram como uma única região brilhante nas imagens porque a câmera ainda não conseguia separá-los uns dos outros, mas podia claramente distinguir o tumor do resto do corpo.

Para garantir que sua nova câmera estava dizendo a verdade, os pesquisadores compararam as imagens que tiraram dentro dos camundongos vivos com medições feitas após os camundongos serem sacrificados. Eles removeram os órgãos e tumores e contaram a radiação em uma máquina de laboratório. Os números das imagens ao vivo corresponderam quase perfeitamente aos números das medições de laboratório. Para os tumores, a câmera detectou entre 86% e 98% da atividade radioativa real presente. Este nível de precisão é significativo porque prova que este novo método de imagem pode fornecer uma maneira confiável e não invasiva de rastrear a droga e seus subprodutos perigosos em tempo real. O estudo mostra que é possível visualizar o movimento desses produtos filhos radioativos em doses que são relevantes para a terapia alfa humana real, um feito que anteriormente era considerado impossível com níveis tão baixos de radiação.

As descobertas sugerem que esta tecnologia poderá eventualmente ajudar os médicos a otimizar a terapia alfa direcionada, permitindo-lhes observar como a droga se comporta dentro de um paciente ao longo de vários dias ou semanas, em vez de terem que adivinhar com base em um único instantâneo tirado após a morte do animal. Embora o sistema atual tenha limites, como a incapacidade de separar os órgãos individuais no centro do corpo, ele provou com sucesso que um único detector pode criar um mapa 3D detalhado de produtos de decaimento radioativo em um sujeito vivo. Isso abre as portas para uma melhor compreensão de como essas drogas poderosas se distribuem no corpo, o que é um passo crucial para tornar a terapia alfa uma opção mais segura e eficaz para o tratamento do câncer em humanos.