(Kỳ 1)
Những thành tựu mà công nghệ bức xạ mang đến cho nền y học thế giới trong hơn 60 năm qua đã khẳng định vai trò và lợi ích không thể phủ nhận. Công nghệ bức xạ mang đến khả năng chẩn đoán, tiên lượng cũng như hỗ trợ hiệu quả đối với pháp đồ điều trị cho các bệnh nhân ung thư, thần kinh, rỗi loạn chức năng, nhiễm trùng, viêm và lây nhiễm. Những thay đổi về chuyển hóa trong quá trình điều trị đóng vai trò là những yếu tố tiên lượng sớm hiệu quả điều trị. Những tiến bộ công nghệ như chụp PET/MR, PET/CT hay SPECT/CT đang cách mạng hóa khả năng chẩn đoán của hệ thống y học hiện nay. Trí tuệ nhân tạo (AI), thiết bị thông minh và thiết bị xạ hình đã trở thành những công cụ thông dụng và thời thượng, dù giá trị thực sự của chúng cho đến nay vẫn chưa được khai thác triệt để.
Công nghệ bức xạ trong y học không chỉ có các ứng dụng về chẩn đoán mà còn có các ứng dụng trong điều trị bệnh. Trên thực tế, những thành công được ghi nhận đến nay trong việc điều trị các bệnh về tuyến giáp là lý do chính để thiết lập ngành y học hạt nhân như một ngành y học độc lập. Liệu pháp điều trị bằng tia phóng xạ thiết lập lên nguyên tắc trị liệu học, tức là, sử dụng cho cả hình ảnh và liệu pháp hạt nhân phóng xạ. Nguyên tắc này đã được áp dụng thành công đối với các khối u nguyên bào thần kinh, u lympho, khối u nội tiết thần kinh, u mô tuyến và gần đây là ung thư tuyến tiền liệt.
Trong bài viết này, chúng tôi, các biên tập viên của Tạp chí Y học hạt nhân cung cấp một cái nhìn tổng quan về những gì chúng tôi coi là những ứng dụng hứa hẹn nhất trong tương lai của y học hạt nhân. Chúng tôi quyết định tập trung vào ung thư học, thần kinh học và tim mạch là những lĩnh vực có liên quan nhất về mặt lâm sàng và hóa dược phóng xạ, thiết bị đo đạc và AI để trích xuất thông tin hình ảnh có liên quan. Chúng tôi hy vọng sẽ chứng minh rằng lĩnh vực này không chỉ có liên quan nhiều đến việc chẩn đoán và tìm hiểu sinh lý bệnh của các bệnh ở người mà còn ngày càng trở thành một phần không thể thiếu trong quản lý bệnh nhân.
Công nghệ bức xạ trong điều trị ung thư
Thống kê năm 2020, có hơn 1,8 triệu người được chẩn đoán mắc bệnh ung thư ở Hoa Kỳ. Mặc dù tỷ lệ mắc bệnh ung thư được chuẩn hóa theo độ tuổi đã giảm kể từ những năm 1990, nhưng số ca chẩn đoán ung thư thực tế lại tăng đến 73% kể từ năm 1990. Sự gia tăng này là hệ quả của việc dân số tăng, tỷ lệ mắc ung thư cao hơn đối với khu vực dân số già và khả năng chẩn đoán ung thư được cải thiện. Các ca tử vong do ung thư ở Hoa Kỳ tăng hơn 29%, từ 469.000 vào năm 1990 lên 606.000 vào năm 2020. Trong bối cảnh đó, gần như chắc chắn rằng trong thời gian tới, chẩn đoán ung thư vẫn là ứng dụng chính của công nghệ bức xạ trong y tế.
Phương pháp luận giải để chẩn đoán thông qua hình ảnh bức xạ có nhiều thay đổi đáng kể trong những năm trở lại đây. Mặc dù, việc chẩn đoán thông qua hình ảnh bức xạ hầu như là một quá trình thủ công, chủ quan của các bác sĩ y học hạt nhân hoặc bác sĩ X-quang. Sự tiến bộ nhanh chóng của các kỹ thuật ứng dụng đã cho thấy tiềm năng rất lớn của công nghệ bức xạ trong lĩnh vực y học mà cụ thể là y học hạt nhân và xạ trị. Các nghiên cứu, đánh giá và kết luận từ những hình ảnh hạt nhân được tích hợp với công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đã bổ sung thêm nhiều cơ sở khoa học trong chẩn đoán và điều trị bệnh, bao gồm việc thể hiện độ tương phản giữa khối u và mô bình thường. Điều này thể hiện ở các chất đánh dấu được sử dụng, chẳng hạn như 18F-FDG, các chất tương tự somatostatin và các phối tử kháng nguyên màng đặc hiệu với tuyến tiền liệt (PSMA). Hình ảnh của các tác nhân cũng cho thấy sự mới hơn với các mục tiêu có biểu hiện hạn chế hơn trong các mô bình thường, như chất ức chế protein hoạt hóa nguyên bào sợi (FAP).
Hiện nay, hình ảnh bức xạ đối với bệnh nhân ung thư bị chi phối rất nhiều bởi việc phân chia giai đoạn và phục hồi của bệnh nhân trước và sau các can thiệp điều trị. Bệnh nhân được chụp ảnh để xác định xem có ung thư di căn hay không và đánh giá ở cả khía cạnh gánh nặng khối U di căn đã giảm hoặc tăng lên để đáp ứng với liệu pháp điều trị. Sự của các học thuyết hiện nay đã thay đổi một số điểm ở mô hình này. Bệnh nhân không chụp ảnh chỉ để xác định xem có ung thư di căn hay không mà còn để xác định xem mục tiêu điều trị cụ thể đối với các tế bào ung thư đó như thế nào.
Đối với thụ thể somatostatin và PSMA, hệ quả đạt được là liệu pháp hạt nhân phóng xạ nhắm mục tiêu. Tuy nhiên, trong tương lai, phương pháp tiếp cận này có thể được sử dụng theo nghĩa rộng hơn và hướng đến các liệu pháp khác như liên hợp kháng thể – thuốc. Do đó, các phương pháp mới được đưa ra chủ yếu dưới dạng chẩn đoán đồng thời hoặc để phân chia và tái tạo lại thành một ứng dụng thứ cấp.
Trong lĩnh vực ung thư học, nghiên cứu dược động học của các tác nhân điều trị bằng bức xạ đã trở thành một trong những mục tiêu quan trọng hiện nay. Thách thức lớn cho đến nay được ghi nhận vẫn là sự phức tạp của các dược chất phóng xạ, tồn tại theo thời gian phù hợp với sử dụng trong lâm sàng, cũng như độ nhạy hạn chế của PET. Các hệ thống công nghệ mới đã khám phá ra giá trị độ nhạy chưa từng có, cũng như gia tăng khoảng thời gian lên gấp nhiều lần cho các nghiên cứu dược lý học. Song song với đó, các kháng thể đã mang lại nhiều thành công trong việc điều trị hầu như tất cả các khối u ác tính hiện nay. Do đó, sự kết hợp của các hệ thống thiết bị xạ hình có độ nhạy cao với các kháng thể đánh dấu phóng xạ sẽ mang lại nhiều cơ hội cho các nghiên cứu ung thư sắp tới.
Sự thanh thải máu chậm và thời gian lưu của kháng thể dài, đòi hỏi phải sử dụng các đồng vị có thời gian sống dài để làm chất đánh dấu. Điều này dẫn đến liều bức xạ sẽ tăng cao với bệnh nhân và có nhiều hạn chế đối với xạ hình. Tuy nhiên, với các kỹ thuật điều trị nhắm mục tiêu và các phương pháp gắn kháng thể mới vẫn có nhiều hứa hẹn trong việc giảm gánh nặng bức xạ và rút ngắn thời gian giữa tiêm kháng thể và xạ hình.
Các nghiên cứu gần đây đã tập trung nhiều vào các bộ gen, di truyền biểu sinh và protein (“omics”) của khối u cũng như phân tích tế bào và DNA khối u. Kết quả đã mang lại nhiều thông tin về tế bào ung thư và đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn các liệu pháp cụ thể cho từng bệnh nhân như thụ thể tăng trưởng biểu mô và chất ức chế B-raf kinase.
Chẩn đoán hình ảnh bức xạ
Trong nhiều thập kỷ qua, hình ảnh bức xạ trong các ca ung thư chủ yếu hướng tới các mục tiêu trên tế bào khối u. Điều này đã bỏ qua phần lớn yếu tố tạo thành khối u, cụ thể là môi trường vi mô khối u (TME). Môi trường này bao gồm nhiều loại tế bào khác nhau: tế bào miễn dịch, mạch máu và mô đệm. Các tế bào đó chiếm tỷ lệ đáng kể trong khối u, có vai trò quan trọng và là yếu tố chính để có các tiên lượng tổng thể, đặc biệt là dựa trên các liệu pháp mới như thuốc ức chế kiểm soát và liệu pháp chống phân liệt. Do đó, đây sẽ là điểm nổi bật trong tương lai, phần chưa được khám phá của sinh học khối u, theo đúng nghĩa đen là tập trung vào các thành phần với các thiết bị đánh dấu được gắn phóng xạ.
Sử dụng hình ảnh bức xạ, chúng ta có thể khám phá môi trường vi mô đến vĩ mô, cho phép tạo hình ảnh của các thành phần khác nhau của TME. Mặc dù hầu hết các phương thức hình ảnh quang học, chẳng hạn như phát quang sinh học và kính hiển vi chỉ giới hạn trong lĩnh vực tiền lâm sàng, nhưng phương pháp mới được phát triển đã khác phục nhược điểm bằng cách kết hợp hình ảnh tiền lâm sàng và lâm sàng dưới dạng quang học, trong đó ánh sáng xung tạo ra tín hiệu siêu âm từ các chất hấp thụ. Sử dụng các chất hấp thụ nội tại, chúng ta có thể khám phá vi mô khối u và phản ứng của nó với các liệu pháp điều trị hoặc xem xét sự phân bố của chất béo và carbohydrate trong các mô. Việc đánh dấu các tế bào cho phép theo dõi các liệu pháp và các hiệu quả sau đó đối với khối u và các thành phần mô đệm của nó.
Xạ hình PET sau liệu pháp điều biến miễn dịch đã nổi lên như một thành tựu tiếp theo trong hình ảnh phân tử ung thư. Độ chính xác của việc dự đoán kết quả liệu pháp miễn dịch được cải thiện với các kháng thể đánh dấu 89Zr chứng tỏ tiềm năng của PET, vượt trội hơn so với sinh thiết và hóa mô miễn dịch. Các phương pháp tiếp cận mới được phát triển như đánh giá TME với chất ức chế FAP và đánh giá liệu pháp điều biến miễn dịch với ghi nhãn tế bào T in vivo và với chất ức chế điểm kiểm soát gắn phóng xạ.
Với sự ra đời của PET và SPECT/CT, PET/CT, PET/MRI, y học hạt nhân đã phát triển vượt bậc trong 2 thập kỷ qua. Việc xác định các cấu trúc bên ngoài và bên trong tế bào có thể được thực hiện thông qua kỹ thuật nhắm mục tiêu bằng các peptit được đánh dấu phóng xạ, với các phân tử nhỏ, các kháng thể hoặc với các đoạn kháng thể được khai thác trong chẩn đoán và điều trị.
Hình ảnh PET của các loại tế bào miễn dịch trong TME (Nguồn: Lydia Perkins, Đại học Carnegie Mellon, Pittsburgh, Pennsylvania)
Gần đây, ứng dụng bức xạ trong lĩnh vực y học đã tăng tốc với các chất tương tự somatostatin được gắn với các đồng vị phóng xạ đưa vào chẩn đoán và trị liệu để điều trị và quản lý các khối u thần kinh nội tiết. Liệu pháp hạt nhân phóng xạ thụ thể peptit đã trở thành một phần chính trong việc điều trị các khối u dạ dày, tụy, phế quản và các khối u thần kinh nội tiết khác mà không thể cắt bỏ hoặc di căn. Thông kê cho thấy, tỷ lệ kiểm soát bệnh tật đã tăng từ 68% đến 94%. Quan trọng là, 177Lu-DOTATATE đã được chứng minh là có hiệu quả hơn octreotide với tác dụng kéo dài liều cao trong các khối u thần kinh nội tiết ở giai đoạn 2. Sự thành công của liệu pháp hạt nhân phóng xạ thụ thể peptit đã tạo động lực phát triển giá trị lâm sàng của liệu pháp nhắm mục tiêu PSMA. Hình ảnh PET định hướng PSMA hiện là một phần quan trọng để phát hiện tái phát sinh hóa.
Công nghệ bức xạ trong Thần kinh học
Trong lĩnh vực xạ hình não phân tử, một số ứng dụng nghiên cứu đã chuyển thành các công cụ lâm sàng thường quy. Xu hướng này phù hợp với sự phát triển của tiến bộ khoa học và các thiết bị đo bức xạ. Theo đó, các phương pháp tiếp cận nghiên cứu mới và đầy hứa hẹn cũng ra đời.
Những thành tựu thu được từ các nghiên cứu cho thấy tương lai chúng ta sẽ có các thiết bị chụp PET não có thể mang tới khả năng hình dung toàn bộ các rối loạn thoái hóa thần kinh. Sự phát triển này khởi đầu từ kỹ thuật xạ hình PET β-amyloid đã có cách đây vài năm và sau là kỹ thuật PET TAU. Sự phát triển đó cũng bao gồm kỹ thuật xạ hình PET với α-synuclein, TDP43, ubiquitin và các tập hợp protein khác. Chúng đại diện cho các dấu hiệu mô bệnh học của các chứng mất trí nhớ và rối loạn thần kinh khác nhau.
Các nhà khoa học dự đoán rằng các cách tiếp cận chẩn đoán hiện tại đối với các rối loạn thoái hóa thần kinh sẽ đạt được nhiều thành tựu hơn với sự mở rộng ứng dụng lâm sàng xạ hình phân tử đối với não bộ. Xu hướng này chủ yếu được thúc đẩy từ thực tế là đối với tất cả các rối loạn thần kinh hiện nay, phương pháp chẩn đoán đang có hầu như không thể cung cấp đầy đủ thông tin cho việc điều trị bệnh. Ngoài ra, xạ hình PET cũng đã chứng minh được vai trò quan trọng trong việc phân tầng điều trị và liệu pháp theo dõi tình trạng bệnh nhân.
(Còn tiếp)
Từ khóa: RTD; đánh dấu phóng xạ; vàng; CIL; CIP
– CMD&DND –
