מחסור באיזוטופ נדיר עומד לסכן את בריאותם של מיליונים

בקיצור

• אטום רדיואקטיבי שרובנו לא שמענו עליו, טכנציום 99m, חיוני לביצוע סריקות מצילות-חיים.
• האספקה העולמית של האיזוטופ הולכת ואוזלת מאחר שכורים ישנים המייצרים את חומר המוצא לאטום הזה הולכים ונסגרים.
• החוקרים מצויים במרוץ עם הזמן בניסיונות לפתח שיטות לשימוש במאיצי חלקיקים ובמכונות אחרות כדי לענות על החסר.

האיש שאטומים רדיואקטיביים זורמים בוורידים שלו נראה רגוע. הוא מועבר לאלונקה ושוכב בשקט גמור בעת שהיא מחליקה לתוך הסורק המזמזם, דמוי הכעך, בבית החולים הכללי של ונקובר. כף רגלו כואבת, והכאב חזק מאוד. המכונה סורקת במהירות ובאמצעות האטומים הרדיואקטיביים מפיקה דימות תלת־ממדי של העצמות והרקמות הרכות בכף הרגל הפצועה. הקרינה שהם מפיצים נראית בדימות כאילו היא זוהרת באור בהיר במקומות שבהם זרימת דם מוגברת בגלל הפגיעה.

האלומה הזוהרת הזאת אינה מאירה רק כפות רגליים. יותר מ-30 מיליון פעמים מדי שנה, בכל רחבי העולם, סריקות העושות שימוש באטומים אלה מזהות פעימות לא סדירות של לבבות חולים, חושפות גידולים סרטניים קטלניים וסורקות מוחות שנפגעו משבץ. התמונות המתקבלות מסתמכות על איזוטופ נדיר, טֶכנֶציוּם 99mTc)  99m ) המשמש בתהליך דימות הקרוי טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת-פוטון-יחיד (SPECT). טכנציום רדיואקטיבי המוזרק למטופלים מספק לרופאים חלון הצצה שאין שני לו, לצפייה בתוך הגוף, ומאפשר להם לאתר בדייקנות רבה נזק או מחלה, ובזכות כך לרפא או אף להציל את חיי החולים. ההדמיות המתקבלות מראות פרטים עדינים יותר מאלה המתקבלים בבדיקות אחרות, ורמת הקרינה נמוכה עד מאוד, ואין בה סיכון.

האפשרות לקבל תמונות יקרות ערך כאלה נתונה כיום בסכנה. האטומים הרדיואקטיביים העוברים דרך כף רגלו של החולה החלו את דרכם בכור גרעיני ישן המצוי במרחק אלפי קילומטרים מוונקובר, במקום ששמו צ'וק ריוור במדינת אונטריו שבקנדה. ב-31 באוקטובר 2016, הפסיק הכור לייצר את חומר הגלם לאיזוטופ. באותו יום, נותרה צפון אמריקה ללא מקור מקומי לכלי הרפואי החיוני הזה, ו-20% מכלל הייצור העולמי שלו פשוט נעלמו. הכור כולו ייסגר לגמרי בעוד שנים מעטות. והבעיה אף הולכת ומחמירה.

כמעט כל האספקה העולמית של האיזוטופ מגיעה משישה כורי מחקר בלבד. ארבעה מהם הם בני יותר מ-50 שנה והסיכון לתקלות בהם הולך וגדל. שני כורים, האחד בבלגיה והאחר בהולנד, מספקים עתה מחצית מכושר הייצור העולמי והם ייסגרו בעשור הקרוב. כורים חדשים מתוכננים להיבנות, אבל הקמתם יכולה להימשך יותר מעשור. בדוח שפרסמו האקדמיות הלאומיות של מדע, הנדסה ורפואה של ארה"ב (NAS) בספטמבר 2016 הן יצאו באזהרה חריפה האומרת כי יש סיכוי גדול למחסור באיזוטופ בעתיד הקרוב.

והרופאים מודאגים. "אנחנו זקוקים למוצר הזה מדי יום ביומו," אומר אריק טורקוט, מומחה לרפואה גרעינית מאוניברסיטת שִֶרבּרוּק שבקוובק. הבדיקות האלה יעילות במיוחד לאיתור סרטן עצמות, או שברים קטנים, כמו אלה שהרופאים חיפשו בכף רגלו הכואבת של המטופל, וגם לגילוי חסימות בעורקים של חולים במחלות לב. הן נעשות לעתים קרובות לאנשים הסובלים מכאבים בחזה או מסימנים אחרים למחלות של כלי דם. שיטות דימות אחרות מספקות צילומים מטושטשים יותר, מדויקים פחות, או שהן מצריכות שימוש בקרינה במינונים גבוהים יותר, שיש בהם סיכון. בנג'מין צ'ו, קרדיולוג במכון הלב של אוניברסיטת אוטווה, אומר שמחסור באיזוטופ יאלץ רופאים להסתמך על שיטות פחות מדויקות, להגדיל את הסיכון למטופלים, או לוותר כליל על בדיקות.

מידע פנימי: סריקות לאבחון סרטן עצמות, כמו זו שבתמונה מסתמכות על איזוטופ נדיר ששמו טכנציום 99m.
(Science Source)

חמורה לא פחות העובדה שקיצוץ באתרי הייצור מחליש את שרשרת האספקה. לאיזוטופ יש זמן מחצית חיים קצר מאוד, וכמעט כולו דועך בתוך יום, כך שאי אפשר לאגור אותו. כדי לקבל מנה קצרת חיים אחת כזאת, המיועדת לנבדק יחיד, חייבים למצות אותה מחדש מחומר המקור, האיזוטופ מוליבדן 99 (99Mo) שמשך החיים שלו ארוך יותר והוא מוחזק בבית החולים במכל מיוחד. את האיזוטופ הזה צריך להטיס מדי כמה ימים מן הכורים המייצרים אותו, שעשויים להימצא מעברו השני של כדור הארץ. מזג אוויר גרוע וטיסות שמתבטלות משמעותן שיש לבטל סריקות לחולים. "תחשוב עד כמה אנחנו פגיעים, אם שדה התעופה הקרוב נסגר," מתלונן פרנסואה בנאר, מדען ורופא בסוכנות לסרטן של מדינת בריטיש קולומביה במערב קנדה.

מחזור הייצור של האיזוטופ מעלה חשש מבעיה נוספת: טרור גרעיני. כדי לייצר מוליבדן 99, רוב הכורים משתמשים באורניום מועשר בדרגה גבוהה (HEU), שאיכותו מתאימה גם לייצור נשק גרעיני. בעולם גוברים הקולות להפסקת השימוש ב-HEU עד 2020 מחשש שאנשים מסוכנים ומדינות סוררות יגנבו אותו. אבל המרה של כורים לשימוש באורניום מועשר בדרגה נמוכה (LEU) תאט עוד יותר את הפקת האיזוטופ מוליבדן 99 מפני שכורים הפועלים עם LEU מייצרים בסופו של דבר פחות ממנו.

כדי למנוע את המשבר המאיים הזה, חוקרים בארה"ב ובקנדה פתחו במרוץ לפיתוח טכנולוגיות חדשניות להפקת מוליבדן 99 וטכנציום 99m בלי להזדקק לכורים גרעיניים. הם שואפים להחליף את הכורים במאיצי חלקיקים קלילים וזריזים יותר, ובמכונות אחרות. טכניקות כאלה, לא זו בלבד שיפתרו את בעיית המחסור, הן אף עשויות להיות זולות יותר ולייצר כמויות קטנות יותר של פסולת רדיואקטיבית. כיום, כשכושר הייצור העולמי מצטמצם בבת אחת, החוקרים עומדים לגלות אם החלופות שהם מציעים יעמדו באתגר.

לא עומדים במשימה

הרופאים כבר יודעים מניסיונם המר מה קורה כשמוליבדן 99 אוזל. בשנים 2009 ו-2010, נותקו הכורים בקנדה ובהולנד לפרקי זמן ממושכים, והדבר גרר מחסור כלל עולמי שדחף את הרופאים לניסיונות נואשים למצוא בדיקות חלופיות לאבחון. "המשבר ב-2009 היה קריאת השכמה לכולנו," אומרת סאלי שוורץ, נשיאת החברה לרפואה גרעינית ולדימות מולקולרי (SNMMI). "לא יכולנו לבצע בדיקות לאבחונים, ומי שסבלו היו המטופלים. איננו רוצים להימצא שוב באותו מצב."

תחליף מקובל לטכנציום 99m בבדיקת לב, למשל, הוא איזוטופ רדיואקטיבי אחר, תליום 201 (201Tl). אבל האיזוטופ הזה מספק תמונות מטושטשות יותר ומכפיל את מינון הקרינה שהמטופל נחשף לה, אומר ונקאטש ל' מוּרְת'י, מומחה לדימות לב מאוניברסיטת מישיגן. ושיטות אחרות, לא-רדיואקטיביות, כגון אֶקו לב, אינן מדויקות באותה מידה. לדבריו, טכנציום 99m מספק שילוב אידאלי של רזולוציה, בטיחות ועלות.

ממשלת קנדה, שהמחסור באיזוטופ עורר אותה משלוותה, השיקה בתוך זמן קצר תכנית בהיקף של 45 מיליון דולר להאצת הטכנולוגיה להפקת איזוטופים (ITAP) שנועדה לפתח דרכים חלופיות לייצור טכנציום 99m. ייתכן שהפרויקט המוביל שלה יהיה מוכן כבר בסוף 2017.

במקום כור גרעיני ענק, הטכנולוגיה הזאת עושה שימוש במאיץ חלקיקים קטן הקרוי ציקלוטרון, שאפשר להציבו בקומת המרתף של בית חולים. הציקלוטרון יורה פרוטונים על חומר מטרה עשוי מאיזוטופ אחר, מוליבדן 100, וכתוצאה מן ההתנגשות נוצר בו־במקום טכנציום 99m. בשל זמן מחצית החיים הקצר של טכנציום 99m, הציקלוטרון יכול לשרת רק אזור מוגבל. אבל ברוב הערים הגדולות בקנדה כבר יש מכשירים דומים, וזה אומר שיהיה אפשר להפיץ את הפתרון בכל רחבי הארץ, לדברי פול שייפר, לשעבר ראש מחלקת הרפואה הגרעינית בציקלוטרון הראשי של קנדה, TRIUMF, שם פיתחו את השיטה, ואחד ממנהלי המעבדה. מרכז TRIUMF, השוכן בוונקובר, הריץ בדיקות ראשוניות כדי להראות שבמשך שש שעות של פעולת הציקלוטרון הוא יכול לייצר טכנציום 99m בכמות שדי בה לביצוע 500 הסריקות הדרושות מדי יום בבריטיש קולומביה, המונה כחמישה מיליון תושבים.

כיום, הציקלוטרון שקוטרו שני מטר מוצב מאחורי דלת פלדה עבה בכספת בסוכנות הסרטן של בריטיש קולומביה. שתי שפופרות מתכת דקות מזדקרות מן המכונה, ומעבירות אלומת פרוטונים שמהירותה היא כחמישית ממהירות האור. בקצה האחר של המאיץ מונחת המטרה: לוח דק ושטוח שאורכו כעשרה סנטימטר, מצופה במוליבדן 100 ומונח בתוך גליל אלומיניום. הלוח מופגז בפרוטונים במשך שש שעות, וכך חלק מציפוי המוליבדן 100 הופך לטכנציום 99m. אוויר דחוס דוחף אותו אחר כך במהירות דרך צינור אל תא מצופה עופרת, הקרוי תא חם, המצוי בחדר אחר. שם המפעילים מפרידים ומטהרים את הטכנציום 99m. בסוף התהליך מתקבל בקבוקון קטן המכיל נוזל שקוף ובתוכו איזוטופ נקי בכמות המספיקה למאות בדיקות.

בית החולים הכללי של ונקובר וסוכנות הסרטן מסיימים בימים אלה ניסוי קליני שבו משתמשים בטכנציום 99m המופק בדרך זו בבדיקות אמיתיות של מטופלים. תהליך הייצור מתחיל בדרך כלל בשעות הבוקר המוקדמות והמטופלים יכולים להירשם להזרקה של החומר החל מן השעה אחת בצהריים. תוצאות הניסוי הקליני שהתקבלו עד עתה מורות על כך שהטכנציום הנוצר בציקלוטרון יעיל ובטוח כמו האיזוטופים שנוצרים במכלים של מוליבדן 99.

TRIUMF ושותפים אחרים ל-ITAP השיקו בשנה האחרונה חברה מסחרית חדשה שתפיץ את הטכנולוגיה לציקלוטרונים נוספים. כבר עתה יש בעולם כ-500 ציקלוטרונים רפואיים עם קרינה בעוצמה הדרושה לייצור טכנציום 99m בשיטה הזו, וזאת בנוסף למשימות הרגילות שלהם, כגון ייצור איזוטופים לסריקות בטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET). שייפר אומר שהבסיס הקיים הוא יתרון גדול, שכן, בניגוד למחירו היום של ציקלוטרון רפואי חדש, העומד על 5 מיליון דולר, התאמת ציקלוטרון קיים עולה רק עשירית מן הסכום הזה. ב-2014 המליצה החברה הבריטית לרפואה גרעינית על הגישה הזאת כעל הדרך המתאימה ביותר לאספקת טכנציום 99m, ושייפר סבור שבין 12 ל-24 ציקלוטרונים יכולים לענות על כל צרכיה של קנדה.

לחולל התקדמות

מדרום לגבול קנדה, בארה"ב, לעומת זאת, ציקלוטרונים אינם מעוררים התלהבות רבה, וגם אינם מספקים הרבה טכנציום 99m. שייפר מסביר שבתי החולים בארה"ב היו מבין הראשונים שהקימו ציקלוטרונים רפואיים, ולדגמים הישנים אין אפוא די אנרגיה לייצור קרן פרוטונים בעוצמה הדרושה כעת.

במקום זאת, הרשות הלאומית האמריקנית לביטחון גרעיני הכפופה באופן חלקי למשרד האנרגיה האמריקני תומכת בחברות המייצרות מכונות אחרות. חברה אחת כזו, NorthStar Medical Radioisotopes בעיר מדיסון שבוויסקונסין, מנסה לפתח שימוש במאיץ אלקטרונים לינארי (LINAC) כדי ליצור קרני-X, האנרגיה של קרינה זו גבוהה במידה שדי בה לגרום לפליטה של נויטרון מגרעין של מוליבדן ולהפוך אותו בדרך זו למוליבדן 99, שבתורו ידעך לאטום טכנציום. מאיצי LINAC יכולים לקבל רישוי בקלות רבה יותר בהשוואה לכורים גרעיניים, הם עולים פחות מציקלוטרונים ולמעשה אפשר לקנות אותם "מן המדף" כפי שאומר קרל רוס, פיזיקאי בגמלאות שעובד על מאיצים לינאריים במועצת המחקר הלאומית של קנדה. (חברת Canadian Isotopes Innovations שצמחה בעקבות מחקר במימון ITAP נוקטת גישה דומה אבל אינה מתקדמת באותה מידה).

שימושים חיוניים באיזוטופים
האיזוטופ טכנציום 99m משמש לאבחון בכ-30 מיליון סריקות רפואיות בשנה. יותר ממחצית הבדיקות נועדו לאבחן בעיות לב וכלי דם שעלולות להיות קטלניות. בדיקות אחרות מזהות סרטן עצמות, מחלות כליות, ועוד.
(מקור: דוח משאבי הטבע של קנדה, הוגש לוועדת הפרלמנט הקנדי למשאבי טבע, 2 ביוני 2009. כמה מומחים שסיינטיפיק אמריקן פנו אליהם אומרים שהנתונים לא השתנו במידה משמעותית בזמן שעבר מאז. איור: אמנדה מונטנז)

ועם זאת, על אף כל היתרונות שלהם, מאיצים לינאריים סטנדרטיים מייצרים ריכוזים נמוכים יותר של מוליבדן בהשוואה לכורים. לכן פיתחו ב-NorthStar מערכת חדשה לגמרי להפרדה של טכנציום 99m מתערובת האיזוטופים של מוליבדן המתקבלת ממאיצי ה-LINAC שלהם. המערכת, שקיבלה את הכינוי RadioGenix, מזרימה את התערובת דרך עמודה של שרף פולימרי הסופח רק את הטכנציום. אפשר להריץ את האיזוטופים של מוליבדן במחזור חדש של הפקה, והטכנציום המטוהר נשטף מעמודת השרף באמצעות תמיסת מלח. החברה מקווה שהמערכת תאושר לשימוש רפואי במרוצת 2017.

פתרון נוסף, אולי המהפכני ביותר שהוצע, מגיע מחברת SHINE לטכנולוגיות רפואיות בעיר מונונה שבוויסקונסין, שמתכוונת לייצר מוליבדן 99 על ידי הפגזה בנויטרונים של תערובת נוזלית של LEU (אורניום מועשר ברמה נמוכה). הנויטרונים מגיעים ממאיץ LINAC שיורה אטומים של דאוטריום באטומים של טריטיום. שני אלה הם איזוטופים כבדים של מימן, והם מתמזגים ליצירת אטום אחר, הליום. בעקבות המיזוג משתחרר נויטרון. בהמשך, הנויטרונים פוגעים במטרה העשויה LEU וגורמים בה לתגובות ביקוע היוצרות מוליבדן 99. החברה אומרת שהתהליך מייצר מוליבדן 99 בריכוזים המשתווים לריכוזים המתקבלים במערכות קיימות ליצירת האיזוטופ ולהפרדה של טכנציום m99 (בגלל שתהליך הפקת המוליבדן מכונה "חליבה", קיבלו המכלים את הכינוי "פרות מולי"). בפברואר 2016 קיבלה SHINE אישור מן הוועדה לרגולציה גרעינית של ארה"ב המתיר להם לבנות את מערכת הייצור שלהם, והם מקווים להתחיל לספק את האיזוטופ ב-2020.

שאלות של מחיר

אבל טכנולוגיה חכמה אינה ערובה להצלחה. עלויות ימלאו כאן תפקיד מרכזי. בנאר אומר כי "צריך לייצר את המוצר במחיר תחרותי כדי שבתי החולים יקנו אותו."

בשיטות המקובלות, מחירה של מנת טכנציום 99m בצפון אמריקה הוא בין 20 ל-25 דולר. המחיר נמוך בהרבה מן העלות האמיתית של הייצור, בין השאר מפני שממשלות מכסות חלק ניכר ממחיר הדלק לכורים, הטיפול בפסולת, והעלות המקורית של בניית הכורים עצמם. "נעשינו מכורים למצב שבו הממשלות מסבסדות את פעילותם," אומר שייפר. "הדגם הזה אינו בר־קיימא."

עם המעבר לטכנולוגיות החדשות, שהשליטה עליהן ועל שרשרת האספקה תהיה פרטית ומקומית יותר, היצרנים והממשלות מתכננים לתמחר את הטכנציום 99m כך שיכסה את הוצאות התחזוקה של כל השרשרת. לדברי שייפר, בתי החולים בבריטיש קולומביה מכינים את עצמם לעלייה של 40% במחיר בשנים הבאות.

תמחור המבוסס על החזר מלא של העלויות עשוי לעזור לחברות ההזנק להמריא ולהמשיך להתקיים. אבל החברות ניצבות גם בפני תחזיות סותרות של המצב בשוק. מצד אחד, הזדקנות האוכלוסייה בארצות המפותחות עשויה להגדיל את הביקוש לבדיקות לב שטכנציום 99m מצטיין בהן, וגם השוק הסיני הולך וגדל במהירות.

ומן הצד האחר, לפי נתונים של הארגון לשיתוף פעולה ופיתוח כלכלי (OECD), בשנים האחרונות הביקוש לטכנציום 99m דווקא ירד בארצות רבות. ומה הסיבה? המחסור ששרר בשנים 2009-2010 דִרבן את בתי החולים להקטין את כמות הטכנציום בכל מנת הקרנה. איכות התצלומים נותרה גבוהה בזכות השיפור בתוכנות הדימות. עקב כך, ה-OECD צופה שאם יהיו מאיצים חדשים ושיטות מקוונות חדשות, יתפתח עודף שיביא לירידה במחירים ב-2021.

עם זאת, אנשים רבים בתחום עדיין אינם משוכנעים שכושר הייצור של כורים חלופיים יושג בזמן המתוכנן. "אם נסתמך רק על כורים, שוב ניתקע בצרה," אומר בנאר מסוכנות הסרטן של בריטיש קולומביה. לדעתו, כדי להמשיך באבחונים בדימות, חייבים לקדם טכנולוגיות חדשות.

לקריאה נוספת

• Lessons from the Tc-99m Shortage: Implications of Substituting Tl-201 for Tc-99m Single-Photon Emission Computed Tomography. Gary R. Small et al. in Circulation: Cardiovascular Imaging, Vol. 6, No. 5, pages 683–691; September 2013
• Cardiac Stress Testing and the Radiotracer Supply Chain: Nuclear Freeze. Venkatesh L. Murthy et al. in JAMA Cardiology, Vol. 1, No. 5, pages 616–617; August 1, 2016
• Molybdenum-99 for Medical Imaging. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. National Academies Press, 2016