De ciclotrón a la clínica: Eric Erdman se somete a una exploración PET, la cual usa materiales radiactivos producidos en el ciclotrón de St. Jude.

Intensificar la radioquímica

Los científicos de la Unidad de Imagenología Molecular de St. Jude corren contra el tiempo para producir radiomarcadores para PET con el fin de diagnosticar enfermedades y observar muchos procesos bioquímicos.

Por Mike O'Kelly; fotos de Seth Dixon

Es una máquina de última generación del tamaño de un automóvil con un nombre que suena como algo de otro mundo. Si bien el ciclotrón en St. Jude Children's Research Hospital no despega hacia planetas lejanos, ofrece posibilidades que compiten contra cualquier cuento de ciencia ficción.

Ubicado bajo 7 pies de hormigón en un búnker subterráneo, el ciclotrón actúa como los cimientos para el trabajo realizado en la Unidad de Imagenología Molecular del hospital.

El ciclotrón crea las sustancias químicas radiactivas que se usan para fabricar fármacos, conocidos como radiomarcadores, para un procedimiento que se conoce como tomografía por emisión de positrones, o imagenología PET.

Amy Vavere, PhD, dirige la Unidad de Imagenología Molecular, que se creó como un recurso dentro del Departamento de Imagenología de Diagnóstico a principios de este año.

La Unidad de Imagenología Molecular permite a los investigadores de St. Jude usar la medicina nuclear y la química nuclear en sus estudios. Si bien el radiomarcador para PET más común, el FDG, está disponible con un proveedor local, otros radiomarcadores se fabrican en el centro en la Unidad de Imagenología Molecular, lo que es una ventaja para los investigadores y los profesionales clínicos.

"Apoyamos la investigación en toda la institución y nuestro trabajo llega hasta la clínica", afirma Vavere, quien se integró al plantel de St. Jude en 2007, poco después de que llegara el ciclotrón al campus del hospital. "Podemos medir toda clase de procesos biológicos usando radiomarcadores".

Barry Shulkin, MD

Los secretos internos

Barry Shulkin, MD, jefe de Medicina Nuclear, monitorea una sustancia química radiactiva, conocida como radiomarcador a medida que recorre el cuerpo de un paciente. Los radiomarcadores pueden diagnosticar enfermedades, medir el flujo sanguíneo, monitorear el crecimiento de tumores y hacer un seguimiento de la respuesta a la terapia. Los radiomarcadores son creados en St. Jude en la Unidad de Imagenología Molecular.

Proyecto PET

Los radiomarcadores pueden diagnosticar enfermedades, medir el flujo sanguíneo, monitorear el crecimiento de los tumores y hacer un seguimiento de la respuesta a la terapia. Por ejemplo, a un paciente con un tumor cerebral se le podrían realizar exploraciones PET frecuentes para hacer un seguimiento de la respuesta al tratamiento. Como parte del procedimiento, el niño se acuesta horizontal en el escáner mientras un técnico en imagenología inyecta el radiomarcador.

Barry Shulkin, MD, jefe de Medicina Nuclear, monitorea el radiomarcador a medida que recorre el cuerpo del niño.

"Una exploración PET muestra lo que sucede en el interior del cuerpo en tiempo real", dice. "No solo toma una instantánea de lo que está sucediendo, sino que también proporciona detalles sobre las funciones de lo que uno está viendo. La imagenología funcional no se puede obtener de una resonancia magnética o una tomografía computarizada".

La imagenología PET es un activo importante en St. Jude. Cuando una combinación de resonancias magnéticas y tomografías computarizadas brindan lecturas contradictorias, la imagenología PET a menudo proporciona a los profesionales clínicos la información que necesitan para tomar decisiones de tratamiento. Los médicos pueden usar la PET para decidir qué niveles de radiación o quimioterapia se necesitan y además examinar el efecto de la radiación sobre un tumor.

Al son del radio

El problema con las exploraciones PET es que los radiomarcadores se descomponen rápidamente. Algunos duran hasta unas pocas horas mientras que otros se disipan mucho más rápido. Esta velocidad de descomposición, conocida como semivida, es fundamental para la planificación. Es por eso que el personal de la Unidad de Imagenología Molecular coordina sus esfuerzos como si fueran un baile con una coreografía precisa cuando un paciente necesita una exploración PET especializada.

La semivida se refiere a la cantidad de tiempo que le toma a un elemento radiactivo descomponerse a la mitad. El marcador más usado producido por la Unidad de Imagenología Molecular tiene una semivida de 20 minutos. Cada 20 minutos, la mitad de la radiactividad utilizable se descompone, lo que significa que el equipo debe actuar rápidamente y crear suficiente radiactividad para preparar el radiomarcador a fin de dejar tiempo para la prueba de calidad antes de enviarlo para la inyección. Vavere compara este proceso con un bloque de hielo que se derrite.

"Imagine que tiene un bloque de hielo del tamaño de una hogaza de pan", dice. "La semivida le indica que en ese período de tiempo, la mitad del hielo, u hogaza, habrá desaparecido. Lo que queda es solo la mitad, y aún es potente y eficiente para enfriar. Aunque solo queda la mitad del radiomarcador, aún es igual de eficaz para cumplir su función de emitir positrones que puedan detectarse".

Victor Amador Diaz and Amy Vavere, PhD

Pensar dentro de la caja

Victor Amador Diaz y Amy Vavere, PhD, trabajan en maquinaria dentro de una de las ocho celdas calientes con blindaje de plomo, donde las sustancias químicas del ciclotrón se convierten en fármacos radiactivos.

Carrera contra el reloj

Si un paciente tiene programada una exploración PET a las 10 a. m., los químicos comienzan la preparación a las 7:30 a. m., con la calibración, esterilización y limpieza de todo el equipo. El acceso a la Unidad de Imagenología Molecular es restringido; toda persona que ingrese debe usar batas de laboratorio, gafas de seguridad y detectores de radiactividad.

"Todo está coordinado al minuto. Establecemos un margen de tiempo de unos pocos minutos, pero si hay demasiado margen de tiempo, entonces tenemos que empezar con mucha radiactividad adicional para obtener al final la cantidad que los médicos necesitan para una buena exploración PET", dice Vavere.

El ritmo continúa

La Unidad de Imagenología Molecular les permite a los investigadores usar radiomarcadores para ver la forma en la que se administran los fármacos en modelos preclínicos y desarrollar nuevos radiomarcadores.

"Estamos aquí para ayudar a los profesionales clínicos e investigadores de St. Jude a usar este proceso para tomar imágenes de varios procesos bioquímicos y la expresión dirigida usando la imagenología PET, que ofrece a los médicos un nivel de funcionalidad más alto cuando toman decisiones de tratamiento", explica Vavere.

"Queremos fomentar un trabajo más sólido y colaborativo para que nuestros pacientes tengan acceso a lo mejor de lo que esta tecnología tiene para ofrecer".

Nacimiento de un radiomarcador

Deben darse muchos pasos meticulosos para que se use un radiomarcador en una exploración PET/CT:

  • Después de que se completa la limpieza y se preparan los componentes, el ingeniero enciende el ciclotrón para que comience su trabajo.
  • Se coloca un material no radiactivo, como puede ser un gas presurizado, en una de las ocho pequeñas cámaras alrededor del perímetro del ciclotrón.
  • Se manda gas hidrógeno a través de una corriente eléctrica de alto voltaje para crear un rayo de alta energía de gas ionizado.
  • Los iones de hidrógeno son acelerados por un fuerte campo eléctrico producido por un amplificador. Mientras tanto, dos grandes electroimanes dirigen los iones desde el centro del ciclotrón hacia las cámaras en los bordes externos.
  • El haz de protones se apunta al gas dentro del objetivo, convirtiéndolo de un elemento a otro. El material es radiactivo, pero no está listo para usarse.
  • El material se bombea hacia dentro de una de las ocho celdas calientes con blindaje de plomo, donde un químico usa máquinas a control remoto para convertir la sustancia química en un fármaco.
  • El radiomarcador resultante se esteriliza filtrándolo hacia un vial de vidrio.
  • El vial de dosis se transfiere a un gabinete llamado aislador, donde un robot llena jeringas con una cantidad predeterminada del radiomarcador específica para el paciente.
  • Una pequeña cantidad del radiomarcador se analiza para determinar su calidad y esterilidad en la sala de Control de Calidad del laboratorio.
  • Un farmacéutico verifica que la dosis haya pasado las pruebas requeridas y aprueba su liberación.
  • La dosis se coloca en un recipiente de plomo y se envía a través de un tubo neumático a la Clínica de Medicina Nuclear, donde los miembros del personal realizan más verificaciones de seguridad.
  • El paciente recibe el fármaco.