Cząstki elementarne
Odkryciem o niezwykle istotnym znaczeniu dla medycyny nuklearnej było stwierdzenie istnienia pozytonu (antycząstki elektronu), za które w 1933 roku Nagrodę Nobla otrzymał Paul Dirac (ściślej: za odkrycie, że elementarne cząstki antymaterii mogą mieć ładunek dodatni lub ujemny). Za potwierdzenie istnienia pozytonów w 1936 roku nagrodzony Noblem został Carl Anderson, który dokonując analiz promieniowania kosmicznego potwierdził istnienie elektronów i właśnie pozytonów. Kolejnym kamieniem milowym w historii wybitnych osiągnięć naukowych, które złożyły się na podwaliny medycyny nuklearnej było zdefiniowanie zjawiska anihilacji i pomiar promieniowania pozytonowego metodą koincydencji, dokonane przez Richarda P. Feynmana i nagrodzone Nagrodą Nobla w 1965 roku. Wszystkie te osiągnięcia stały się podstawą do wprowadzenia nowej – niezwykle ważnej – technologii w medycynie: pozytonowej tomografii emisyjnej.
PET
Dwa wstępne doniesienia o możliwościach zastosowania promieniowania pozytonowego w medycynie (z wykorzystaniem techniki koincydencji) zostały opublikowane niezależnie od siebie w 1951 roku. Dotyczyły one diagnostyki guzów mózgu. Szczegółową publikację na temat zastosowania wykrywania koincydencji do lokalizacji guzów mózgu opublikowali G. Brownell i W. Sweet z Massachusetts General Hospital (MGH) w 1953 r. Autorzy zastosowali 74As w diagnostyce guzów mózgu. Związki Astatu dyfundują przez uszkodzoną barierę krew-mózg, dzięki czemu możliwe było lokalizowanie zmian chorobowych w mózgowiu (wykazywały one zwiększoną radioaktywność w porównaniu do prawidłowych obszarów mózgowia). Na tej samej zasadzie działają obecnie stosowane środki kontrastowe w badaniach TK czy MRI. Tak więc idea zrodzona w laboratorium medycyny nuklearnej jest wykorzystywana do tej pory również w innych technikach obrazowania.
Radioizotopy i terapia celowana
W 1908 roku Paul Erlich otrzymał Nagrodę Nobla za ideę znaną jako „magic bullet”. Pojęcie to oznaczało leki, które po podaniu do organizmu działałyby wyłącznie na komórki zmienione chorobowo – bez wpływu na prawidłowe tkanki. O idei tej należy wspomnieć, ponieważ podstawową zasadą w medycynie jest stosowanie takich radiofarmanceutyków, które w sposób możliwie swoisty pozwalają na ocenę określonego procesu chemicznego czy biologicznego. Idea P. Erlicha jest nadal podstawą nowych koncepcji w medycynie, w tym koncepcji medycyny precyzyjnej. W 1943 roku Noblem został nagrodzony György von Hevesy – twórca idei znacznika radioizotopowego (chociaż nagroda została przyznana za inne osiągnięcia badacza).
Radiofarmaceutyk na receptę
W latach 30. XX wieku wiadomo już było, jak ważną rolę w czynności tarczycy odgrywa jod. Badano, czy radioizotopy jodu mogłyby służyć do diagnostyki i leczenia schorzeń tego gruczołu. Przełomowy okazał się dzień 12 listopada 1936 roku, kiedy to odbywało się wspólne sympozjum lekarzy i fizyków z udziałem profesora Karla Comptona. Prof. K. Compton zadał słynne pytanie: co fizyka może zrobić dla biologii i medycyny? Dr S. Hertz, ówczesny dyrektor Kliniki Schorzeń Tarczycy w Massachusetts General Hospital, zadał w odpowiedzi swoje pytanie: czy możliwe jest otrzymywanie sztucznie radioaktywnego jodu? Pytanie zostało postawione spontanicznie, ponieważ dr S. Hertz prowadził badania nad wpływem jodu na funkcję tarczycy. Okazało się, że możliwe jest uzyskiwanie radioaktywnego jodu w cyklotronie. Cyklotronowy 128I charakteryzował się jednak bardzo krótkim czasem półtrwania (28 minut) i jego zastosowanie w klinice byłoby niemożliwe. Zwrócono się z tego powodu do Gleena Seeborga (kolejnego Noblisty związanego z medycyną nuklearną). Zapytano badacza: czy możliwe byłoby uzyskanie radioaktywnego jodu o czasie półtrwania około 7 dni, który emitowałby promieniowanie gamma/beta? Okazało się to możliwe. Tak wprowadzono do praktyki klinicznej jod-131 (stosowany do tej pory). Jest to prawdopodobnie pierwszy i jedyny radioizotop stosowany w medycynie, otrzymany ściśle zgodnie z receptą lekarską.
Zapomniany polski wątek
W historii medycyny nuklearnej należy podkreślić nazwisko radiobiologa Józefa Rotblata. Po II Wojnie Światowej i dobrowolnej rezygnacji z badań nad produkcją bomby atomowej w Los Alamos, Rotblat został profesorem fizyki w Szkole Medycznej St Bartholomew's i był pionierem w zastosowaniu akceleratora liniowego 15 MeV w terapii i badaniach naukowych. Zapisał się także w historii medycyny nuklearnej. Jako pierwszy (kilka lat przed skonstruowaniem scyntygramu) uzyskał obraz tarczycy po podaniu pacjentowi radioaktywnego jodu, stosując zewnętrzny pomiar radioaktywności za pomocą skolimowanego licznika Geigera. Józef Rotblat jest więc prekursorem technik obrazowych stosowanych do dziś w medycynie nuklearnej. Uczony Nagrodę Nobla otrzymał jednak nie za dokonania naukowe, ale za swoją działalność na rzecz… pokoju. Był on wraz z angielskim filozofem B. Russelem założycielem Pugwash – pacyfistycznego ruchu uczonych działających na rzecz likwidacji broni jądrowej. To polski „Noblista z Nowolipek”.
„Never ending story”
Od diagnostyki i terapii do terapii celowanej i kontroli efektów prowadzonego leczenia – rozwój obrazowania molekularnego jest prawdziwie „niekończącą się opowieścią”. Medycyna nuklearna pozwala obecnie na rozpoznanie schorzenia, ocenę ryzyka nawrotu choroby, planowanie leczenia i kontrolę efektywności prowadzonej już terapii. Medycyna nuklearna to także metoda skutecznego leczenia szeregu chorób, przede wszystkim onkologicznych.
