Dr Jarosław Choiński ze Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów UW jest współautorem artykułu w czasopiśmie „Science Advances” dotyczącego unikatowego skaneru dla techniki diagnostycznej PET, czyli pozytonowej tomografii. Opisywane urządzenie ma szansę znaleźć zastosowanie we wczesnej diagnostyce chorób nowotworowych.

Na łamach czasopisma „Science Advances” ukazała się publikacja poświęcona budowanemu na Uniwersytecie Jagiellońskim skanerowi dla pozytonowej tomografii, określonemu przez naukowców jako J-PET. Współautorem artykułu jest dr Jarosław Choiński ze Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów UW.

– Skaner J-PET umożliwia rejestrację aż trzech kwantów gamma, tj. dwóch kwantów gamma – fotonów – pojawiających się w wyniku anihilacji elektronu i pozytonu, oraz trzeciego kwantu gamma emitowanego w trakcie rozpadu atomu emitującego wspomniany pozyton. Aktualnie stosowane skanery PET rejestrują tylko dwa kwanty gamma emitowane w efekcie anihilacji elektronu i pozytonu w ciele pacjenta – mówi dr Jarosław Choiński.

Oprócz charakterystyki urządzenia badacze pochylili się nad wykorzystaniem skanera J-PET do badania czasowo pojawiającego się bardzo niestabilnego atomu nazywanego pozytonium, który składa się z elektronu i pozytonu. Okazuje się, że atomy pozytonium w ciele pacjenta po podaniu odpowiedniego izotopu, np. skandu 44Sc, tworzone są w dużych ilościach w pustych przestrzeniach molekularnych. Ich czas życia, czyli okres, jaki upływa pomiędzy utworzeniem pozytonium a jego rozpadem i anihilacją w fotony, bardzo silnie zależy od submolekularnej architektury tkanki, jak i ciśnienia parcjalnego cząsteczek tlenu.

– Spodziewamy się, że zmiany czasu życia pozytonium w obrębie badanej tkanki dostarczać będą informacji na temat wczesnych zmian molekularnych, które w efekcie mogą prowadzić do zmian, w tym nowotworowych. Byłoby to zatem narzędzie diagnostyczne na bardzo wczesnym etapie chorobowym, który dotychczas nie jest dostępny dla lekarzy z obecnymi skanerami PET – podkreśla dr Choiński.

Obrazowanie pozytonium

W artykule badacze przedstawili pierwsze obrazy in vivo (przyp. w żywym organizmie) czasu życia pozytonium u ludzi, określone przy użyciu wspomnianego systemu J-PET. Pomiary czasu życia pozytonu i pozytonium przeprowadzono u pacjenta z guzem glejaka wielopostaciowego w mózgu.

Zmierzone średnie czasy życia w komórkach glejaka okazują się krótsze niż w gruczołach ślinowych. Te natomiast są krótsze niż w zdrowych tkankach mózgu, co po raz pierwszy pokazuje, że obrazowanie pozytonium może być stosowane do diagnozowania chorób in vivo.

– Badanie to dowodzi, że gdyby obecne systemy PET całego ciała były wyposażone w zdolność wykrywania wielofotonowego oraz zastosowanoby np. radionuklid ⁴⁴Sc, możliwe byłoby wykonywanie obrazowania pozytonium z czułością 6,5 tys. razy większą niż uzyskana w tym badaniu. Dlatego przewiduje się, że obrazowanie pozytonium ma potencjał, aby przynieść nową jakość diagnostyki raka w klinikach – podsumowuje dr Choiński.