Oppdager sykdommer med antipartikler

På 1930-tallet gjorde amerikanske forskere en banebrytende oppdagelse. De oppdaget antipartikkelen til et elektron. Denne antipartikkelen kalles for et positron. Positroner brukes i dag for å spore opp sykdomsceller i kroppen. Vi kommer til dette om et lite øyeblikk.

Radioaktive legemidler

I dag har sykehus mange muligheter til å diagnostisere kreft og andre sykdommer i kroppen. I to av teknologiene brukes det radioaktive legemidler. Disse to teknologiene kalles for SPECT og PET. Selv om maskinene kan fortone seg like for pasientene, er det stor forskjell på de to teknologiene.

Og nå kommer vi omsider til poenget med positronene! Gled deg! Denne delen handler om PET. Du har kanskje blitt undersøkt selv?

I den vanligste PET-undersøkelsen blir radioaktivt sukker sendt inn i kroppen. En del av sukkermolekylet er byttet ut med fluor-18. Dette er en radioaktiv versjon av helt vanlig fluor. Halveringstiden er på nesten to timer.

Kroppen vår skjønner ikke at den blir lurt. Den tror fortsatt at den har fått helt vanlig sukker. Kreftceller forbrenner mer sukker enn friske celler. Da blir opphopningen av det radioaktive sukkeret større i kreftcellene enn i de friske cellene.

Ettersom fluor-18 er ustabilt, vil det etter hvert omdannes til et annet grunnstoff samtidig som det sender ut en stråle som kalles for beta-pluss. Og nå gjelder det å holde seg fast i svingene! Beta-pluss består av positroner. Og positroner er som sagt antipartiklene til elektroner. Henger du fortsatt med?

Positroner lever ikke lenge.

– Positronene kommer ikke langt før de kolliderer med noen av de mange elektronene i kroppen, forteller stipendiat Elise Malmer Martinsen på UiO.

Når antipartikler kolliderer med partikler, forsvinner de begge to, samtidig som de sender ut energi. Det samme gjelder når positroner og elektroner kollidere. Da blir de tilintetgjort. Fysikerne har et mye vakrere ord for dette. De kaller det for annihilering. Og nå kommer vi omsider til poenget.

Når et positron og et elektron annihilerer, omdannes de til to fotoner som blir sendt ut i hver sin retning med en viss energi. Det er genialt. Pasienten ligger i en svær detektor. Detektoren måler alle fotonene fra millioner av kollisjoner. Da får radiologene et bilde over nøyaktig hvor i kroppen alle kollisjonene skjer. Noe som betyr at de kan få et detaljert bilde av hvor kreftcellene er.

Oslo universitetssykehus fikk landets første PET-maskin i 2004. På starten ble det radioaktive stoffet fluor-18 produsert nede i kjelleren på Fysisk institutt. Nå produseres de radioaktive stoffene i egne syklotroner.

Enklere versjon

Noen norske sykehus har PET-maskiner. De fleste har SPECT-maskiner. På OUS har de begge.

Forskjellen på de to undersøkelsene er hva slags stråling som sendes ut.

– SPECT bruker radioaktive stoffer som sender ut fotoner bare i én retning. PET sender ut foton-par som går diametralt ut i hver sin retning. Da blir bildene bedre, forteller Caroline Stokke, som både er førsteamanuensis på UiO og leder for avdeling for nukleærmedisinfysikk på OUS.

Du lurer sikkert på hvorfor sykehusene fortsatt driver med SPECT, når bildene ikke er like gode som med PET. To av forklaringene er trivielle: PET er mye dyrere enn SPECT. Sporstoffene til SPECT kan dessuten produseres lokalt på sykehusene. Det gjør livet enklere.

Men det er enda en forklaring: Ikke alle undersøkelser lar seg gjennomføre med PET. Ulike undersøkelser krever ulike typer radionuklider. Bare noen radionuklider sender ut de omtalte antipartiklene.

To minutters ferskvare

Syklotronen på Rikshospitalet ligger vegg i vegg med en PET-maskin. Takket være den korte avstanden, er det mulig å bruke kortlivete sporstoffer med en så rask halveringstid som to minutter.

Du leste riktig. To minutter! Det betyr at pasienten må ligge klar i PET-maskinen når sporstoffet produseres.

Ved å bytte ut vanlig oksygen i vann med radioaktivt oksygen (oksygen-15) er det mulig å følge med på blodsirkulasjonen i kroppen, slik som i hjernen og i hjertet. Poenget er å følge med på sirkulasjonen i små blodårer.

– Det er gjerne der mange av sykdommene starter. Med denne undersøkelsen er det mulig å oppdage sykdom tidlig og beregne effekten av behandlingen, forteller professor Mona-Elisabeth Rootwelt-Revheim, leder for Intervensjonssenteret på OUS.

Diagnostikk brukes til å velge ut de rette pasientene.

– Norge har investert mye i PET. Nå er det faktisk litt overkapasitet. Da har vi muligheten til å forske mer på PET, forteller Monica Larsen i Legemiddelindustriforeningen.

Generell medisin mot kreft?

Et spørsmål som du kanskje har stilt deg, er hvorfor det ikke er mulig å finne en generell radionuklide mot kreft, når det er mulig å bruke radionuklider i PET-analyser til å oppdage alle kreftcellene i kroppen.

Men så enkelt er det ikke.

I PET-analysen blir som sagt den ene delen av sukkermolekylet byttet ut med fluor-18. Det er altså disse radioaktive atomene som samles opp i kreftcellene.

– Det er så vidt kroppen oppfatter sukker med fluor-18 som vanlig sukker, sier Caroline Stokke.

Fluor-18 er et lett atom. Hvis man skal bytte dette ut med radioaktivt atom som dreper kreftceller, må man ty til langt tyngre grunnstoffer. Det ene problemet er at kroppen vil skjønne at den blir lurt. Da kommer ikke stoffet frem. Det andre og vel så store problemet er at dette radioaktive atomet blir for tungt for sukkermolekylet. Det blir som om du skulle ha dratt på fjelltur og byttet ut ryggsekken med en container. Det hadde du aldri klart.