加大力推進(jìn)新型醫(yī)用放射性同位素研發(fā)和生產(chǎn)

加拿大政府2023年6月27日宣布啟動(dòng)加拿大醫(yī)用同位素生態(tài)系統(tǒng)倡議，未來五年將為醫(yī)用放射性同位素及相關(guān)藥物的研發(fā)、生產(chǎn)和配送提供多達(dá)3500 萬加元（2640 萬美元）資助，目標(biāo)是推進(jìn)新型醫(yī)用放射性同位素及相關(guān)藥物的研發(fā)和生產(chǎn)，進(jìn)一步鞏固加在醫(yī)用同位素供應(yīng)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。

加拿大擁有完整的醫(yī)用同位素供應(yīng)鏈，是全球主要醫(yī)用同位素供應(yīng)國之一，是鈷-60 和碘-125等醫(yī)用同位素的全球最大供應(yīng)國，正在積極推進(jìn)錒-225、镥-177、釔-90等新型同位素生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。

1 完整醫(yī)用同位素供應(yīng)鏈

加拿大擁有完整醫(yī)用同位素供應(yīng)鏈，核心是四類靶件輻照設(shè)施。一是布魯斯電力公司和安大略電力公司運(yùn)營的10多臺加壓重水堆商業(yè)核電機(jī)組。相對于當(dāng)前全球主流的輕水堆核電機(jī)組，加壓重水堆采用重水作為慢化劑和冷卻劑，燃料結(jié)構(gòu)簡單，可在線換料，具有中子利用率高、燃料管理靈活、適于大規(guī)模生產(chǎn)醫(yī)用放射性同位素等特點(diǎn)。二是位于麥克馬斯特大學(xué)的研究堆MNR。這是一座開放型池式多用途反應(yīng)堆，熱功率5000 千瓦。三是由加拿大粒子與核物理國家實(shí)驗(yàn)室和加拿大同位素創(chuàng)新公司運(yùn)營的多臺直線加速器。四是由其他機(jī)構(gòu)運(yùn)營的超過20臺回旋加速器。

數(shù)十家企業(yè)為上述四類設(shè)施提供相關(guān)配套產(chǎn)品和服務(wù)，包括靶件制造、同位素提取和純化、物流、制藥、監(jiān)管支持、遠(yuǎn)程操控設(shè)備供應(yīng)、工程設(shè)計(jì)等。

2 主要醫(yī)用同位素供應(yīng)國

加拿大核安全監(jiān)管委員會迄今已批準(zhǔn)超過250種同位素的生產(chǎn)和應(yīng)用，包括許多醫(yī)用放射性同位素。加目前是鈷-60和碘-125的全球第一大生產(chǎn)國。

布魯斯電力公司和安大略電力公司的鈷-60產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的50%以上，其生產(chǎn)方式是：先利用兩家公司的加壓重水堆輻照鈷-59 靶件；然后由諾迪安公司位于渥太華的處理設(shè)施從輻照后靶件提取和純化鈷-60。諾迪安公司還從海外進(jìn)口輻照后靶件，以生產(chǎn)鈷-60。如果加上這部分產(chǎn)量，加拿大滿足了全球超過80%的需求。鈷-60 半衰期為5.27年，工業(yè)級鈷-60可用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及醫(yī)療用品滅菌，醫(yī)用級鈷-60 主要用于惡性腫瘤的遠(yuǎn)距離放射治療。布魯斯電力公司于2019年開始生產(chǎn)醫(yī)用級鈷-60。

麥克馬斯特大學(xué)的碘-125 產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的60%以上，其生產(chǎn)方式是：先利用研究堆輻照氙-124 靶件，然后從輻照后靶件提取和純化碘-125。碘-125 半衰期為60 天，可采用植入方式，對多種實(shí)體腫瘤進(jìn)行治療。

3 積極推進(jìn)新型同位素生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)

加拿大相關(guān)企業(yè)正在與國內(nèi)外其他企業(yè)和機(jī)構(gòu)合作，積極推進(jìn)錒-225、镥-177、釔-90 等新型同位素以及鉬-99生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。

3.1 錒-225

錒-225 是一種α 發(fā)射體，半衰期為10 天。錒-225 靶向放射治療是一種擁有廣闊應(yīng)用前景的新興癌癥療法：靶向載體將錒-225輸送并聚集于腫瘤部位，在發(fā)射α 射線殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，幾乎不對周圍健康組織產(chǎn)生傷害；相對于目前應(yīng)用廣泛的化療和放療，具有療效顯著且副作用小的特點(diǎn)。加拿大放射性同位素委員會表示，目前全球錒-225 處于嚴(yán)重供應(yīng)短缺狀態(tài)：供應(yīng)能力為每年63 GBq，需求為每年至少1850 GBq。加正在以小規(guī)模生產(chǎn)錒-225，多家企業(yè)準(zhǔn)備合作提升錒-225產(chǎn)能。

加拿大核實(shí)驗(yàn)室和粒子與核物理國家實(shí)驗(yàn)室2019年合作啟動(dòng)錒-225 生產(chǎn)，但其產(chǎn)能僅滿足自身研究需求，生產(chǎn)方式是使用加速器輻照鐳-226靶件。

加粒子與核物理國家實(shí)驗(yàn)室與美國BWX技術(shù)醫(yī)療公司2022年6月宣布將合作推進(jìn)錒-225 生產(chǎn)：前者負(fù)責(zé)利用加速器輻照后者提供的釷-232 靶件，后者負(fù)責(zé)從輻照后靶件提取高純度錒-225。

加核實(shí)驗(yàn)室2023年7月宣布與西爾維婭·費(fèi)多魯克核能創(chuàng)新中心簽署協(xié)議，將合作把錒-225產(chǎn)能提升30 多倍。錒-225 生產(chǎn)將分為四步：一是加核實(shí)驗(yàn)室提供鐳-226靶件，二是利用核創(chuàng)新中心的加速器對靶件進(jìn)行輻照，三是加核實(shí)驗(yàn)室對輻照后靶件進(jìn)行處理，四是德國ITM 同位素技術(shù)慕尼黑公司對處理產(chǎn)物進(jìn)行精加工，然后進(jìn)行產(chǎn)品銷售。加核實(shí)驗(yàn)室表示，這一合作僅是一個(gè)短期方案，未來將開展生產(chǎn)能力建設(shè)，以滿足長期市場需求。

3.2 镥-177

镥-177 是一種β 和γ 發(fā)射體，半衰期為6.7天，可用于癌癥的靶向放射治療。美國食品藥品管理局已批準(zhǔn)使用镥-177 治療神經(jīng)內(nèi)分泌癌癥。研究顯示，镥-177還可用于治療轉(zhuǎn)移性前列腺癌、乳腺癌、肝癌、腦癌等其他癌癥。加拿大放射性同位素委員會預(yù)計(jì)镥-177 的全球市場價(jià)值將以年均10.4%的速度增加。加目前有多個(gè)機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)镥-177，生產(chǎn)方式為使用反應(yīng)堆或加速器輻照鐿-176靶件。

麥克馬斯特大學(xué)利用研究堆生產(chǎn)镥-177，是最主要生產(chǎn)商；粒子與核物理國家實(shí)驗(yàn)室等加速器運(yùn)營商利用加速器生產(chǎn)镥-177。

最值得關(guān)注的是，布魯斯電力公司、Isogen公司和ITM同位素技術(shù)慕尼黑公司合作于2022年10月在布魯斯核電廠啟動(dòng)镥-177 商業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程包括：首先，將鐿-176靶裝入特制的密封容器中；然后將容器裝入專門研發(fā)的同位素生產(chǎn)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移至反應(yīng)堆中；接著在反應(yīng)堆中接受約一周的輻照；最后從輻照后靶件提取和純化镥-177。在這一合作中，布魯斯電力公司負(fù)責(zé)提供輻照服務(wù)，Isogen 公司負(fù)責(zé)研發(fā)和制造同位素生產(chǎn)系統(tǒng)，ITM 同位素技術(shù)慕尼黑公司負(fù)責(zé)镥-177的提取、高純度醫(yī)用級镥-177的生產(chǎn)和市場銷售。布魯斯電力公司表示，Isogen公司同位素生產(chǎn)系統(tǒng)是首個(gè)專門為在商業(yè)反應(yīng)堆中生產(chǎn)短壽命醫(yī)用同位素研發(fā)的裝置，有助于推進(jìn)同位素的商業(yè)化生產(chǎn)。

3.3 釔-90

釔-90 是一種β 發(fā)射體，半衰期為64 小時(shí)，釔-90微球放射栓塞治療技術(shù)是一種擁有廣泛應(yīng)用前景的癌癥靶向放射治療技術(shù)。加目前采用下述方式滿足本國對釔-90 的需求：先將靶件運(yùn)往國外設(shè)施進(jìn)行輻照，然后將輻照后靶件運(yùn)回國內(nèi)進(jìn)行加工處理。布魯斯電力公司2022年10月與美國波士頓科學(xué)公司簽署諒解備忘錄，將研究利用加壓重水堆生產(chǎn)釔-90的可行性。

3.4 鉬-99

鉬-99 衰變會生成锝-99m。后者是一種重要的醫(yī)療診斷用放射性同位素，其全球范圍內(nèi)的使用量約占所有醫(yī)用同位素使用量的80%。鉬-99和锝-99m的半衰期都非常短，分別為66小時(shí)和6小時(shí)，不適于長時(shí)間貯存。

位于喬克河的研究堆NRU曾滿足全球超過40%的鉬-99 需求，生產(chǎn)方式是：先對高濃鈾靶件進(jìn)行輻照，然后從輻照后靶件提取和純化鉬-99。NRU已于2018年3月永久關(guān)閉。

安大略電力公司、勞倫蒂斯能源伙伴公司、BWX 技術(shù)公司正在合作推進(jìn)利用加壓重水堆輻照天然鉬靶件以獲得鉬-99 的項(xiàng)目。加拿大核安全委員會2021年11月批準(zhǔn)修訂達(dá)靈頓核電廠運(yùn)行許可證，準(zhǔn)許將達(dá)靈頓2 號機(jī)組用于生產(chǎn)鉬-99。安大略電力公司2023年2月宣布，已完成鉬-99 生產(chǎn)設(shè)備安裝，達(dá)靈頓即將成為全球首座生產(chǎn)鉬-99 的商業(yè)核電廠，加也將再次成為鉬-99生產(chǎn)國。

4 結(jié)語

全球核醫(yī)藥市場價(jià)值2020年為56 億美元；盡管受到新冠疫情影響，2021年仍同比增長7%，達(dá)到60 億美元。加拿大放射性同位素委員會預(yù)計(jì)，2031年全球核醫(yī)藥市場價(jià)值將達(dá)140億至330億美元。最近數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)表明，新型醫(yī)用同位素及其配套藥物生產(chǎn)技術(shù)的突破，能夠促使核醫(yī)藥市場價(jià)值出現(xiàn)爆發(fā)式增長。

加已建立完整醫(yī)用放射性同位素供應(yīng)鏈，在醫(yī)用放射同位素研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域居于全球領(lǐng)先地位。鑒于全球醫(yī)用同位素市場處于高速發(fā)展階段，且研究表明多種新型同位素具有廣泛應(yīng)用前景，加政府持續(xù)支持本國企業(yè)加強(qiáng)合作，推進(jìn)新型醫(yī)用同位素研發(fā)和生產(chǎn)，力求搶占未來市場，進(jìn)一步鞏固本國的全球市場地位。