破解核醫學“卡脖子”難題 探訪同位素及藥物國家工程研究中心

镥-177生產線。

工作(zuo)人員在釔-90生(sheng)產(chan)線前區(qu)進行生(sheng)產(chan)操作(zuo)。

全(quan)球功率最高溶液(ye)型醫用同(tong)位素生產試驗(yan)堆全(quan)景效(xiao)果圖。

我國自主(zhu)研(yan)發的镥-177產(chan)品。

醫用同位素生產線(xian)主控室。受訪(fang)單位供圖
“今年1月(yue),镥(lu)-177首批(pi)產品(pin)已正式交付。但未來镥(lu)-177的(de)(de)需(xu)(xu)求量大且急迫(po),接下來如何(he)改(gai)進實(shi)驗,才能(neng)進一步提(ti)高镥(lu)-177生(sheng)產線(xian)的(de)(de)生(sheng)產效率?”“怎樣能(neng)充分用好其(qi)他7條醫用同(tong)(tong)位素(su)生(sheng)產線(xian),更好地(di)滿足患者對同(tong)(tong)位素(su)藥物的(de)(de)需(xu)(xu)求,守(shou)護百姓生(sheng)命健康?”
自2024年(nian)年(nian)底(di),我國規模最大(da)、品類最齊全的(de)醫(yi)用同位(wei)(wei)素生產基(ji)地——四川海同同位(wei)(wei)素科(ke)技有(you)限公司生產基(ji)地/同位(wei)(wei)素及(ji)藥物國家工程研究中心(xin)中試(shi)基(ji)地正(zheng)式(shi)啟用以來,張勁松便一直反(fan)復思考這些(xie)問(wen)題(ti)。春(chun)節期間,他(ta)還撰寫了實驗方案,準備分(fen)發(fa)給團隊人員討論。“現在是我們發(fa)展醫(yi)用同位(wei)(wei)素的(de)關(guan)鍵時(shi)期,勁兒不能松啊。”
張勁松是中國(guo)核動力研究(jiu)設計院(yuan)(以(yi)下簡稱“核動力院(yuan)”)一所副所長(chang)、同位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)及(ji)藥(yao)物國(guo)家工(gong)程研究(jiu)中心副主任(ren)。他介紹(shao),在我國(guo),镥(lu)-177等醫(yi)用同位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)曾長(chang)期(qi)依賴(lai)進口。為(wei)有效(xiao)緩解國(guo)內醫(yi)用同位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)緊(jin)缺狀況,推動破解核醫(yi)學(xue)“卡脖(bo)子”難題,作(zuo)為(wei)同位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)及(ji)藥(yao)物領域的(de)(de)國(guo)家級(ji)創新平臺,剛揭牌2年(nian)多的(de)(de)同位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)及(ji)藥(yao)物國(guo)家工(gong)程研究(jiu)中心積極推進有關(guan)科研成果轉(zhuan)化。醫(yi)用同位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)在生產基地實現(xian)規模(mo)化國(guo)產,便是其成果轉(zhuan)化的(de)(de)重要體現(xian)。
瞄準制約我國核醫學發展的瓶頸,打破醫用同位素長期依賴進口困局
在元素周期表中,處于同一位(wei)置,質子(zi)數(shu)(shu)相同、中子(zi)數(shu)(shu)不同的(de)同一元素的(de)不同原(yuan)子(zi)被稱為(wei)“同位(wei)素”。其中,會自發(fa)放(fang)出射線的(de)就(jiu)是(shi)放(fang)射性同位(wei)素。
“放射性(xing)(xing)同(tong)(tong)位素(su)早(zao)已(yi)進入我們生活的方(fang)方(fang)面面,在農業、醫療健康、航(hang)天探索、核(he)儀表、輻(fu)射加工(gong)、無損檢測等領(ling)域,都可以看到它的身影。其中,應用在醫學(xue)上的放射性(xing)(xing)同(tong)(tong)位素(su)就被稱為醫用同(tong)(tong)位素(su)。”張勁松介紹。
醫用同(tong)位素是核醫學診(zhen)療(liao)的重要(yao)(yao)元素,廣泛應用于對重大疾病特(te)別是癌癥(zheng)的診(zhen)斷(duan)、治療(liao)上,是全(quan)面推進健康中國建設的重要(yao)(yao)戰(zhan)略資源,與人(ren)民群(qun)眾生命健康息(xi)(xi)息(xi)(xi)相關。
锝-99m,被稱為(wei)核醫學(xue)“診(zhen)斷專家(jia)”,可用(yong)于心、腦、腎、肺等(deng)人體器官(guan)的(de)顯像(xiang)和功能檢查,以及惡性腫(zhong)瘤、心血管疾(ji)病(bing)等(deng)的(de)輔助診(zhen)斷;碘-131,用(yong)于治療(liao)甲狀腺(xian)功能亢進和分化型甲狀腺(xian)癌(ai),而且在治療(liao)過程中不會對人體其他(ta)器官(guan)造(zao)成(cheng)損(sun)傷,安全性較(jiao)高……醫用(yong)同位素的(de)重要性不言(yan)而喻。
核醫(yi)(yi)學的(de)發(fa)展,讓(rang)無數患(huan)者有了更多診療選擇。然而,受限于醫(yi)(yi)用同位素(su)產業發(fa)展,長期以來(lai)(lai),我國(guo)核醫(yi)(yi)學的(de)應(ying)用水平(ping)與發(fa)達國(guo)家存在明(ming)顯差(cha)距。從(cong)核醫(yi)(yi)學診療頻次、人(ren)均擁有核醫(yi)(yi)學儀器數量和放射性藥物(wu)使(shi)用量來(lai)(lai)看,發(fa)達國(guo)家是我國(guo)的(de)幾十倍。
“此前(qian),鉬-99、碘-125等用量(liang)大的(de)醫(yi)用同(tong)位(wei)素(su)幾乎依賴進口;碘-131、镥(lu)-177等同(tong)位(wei)素(su)雖然實現了國(guo)產化,但產能(neng)很低,無法(fa)滿足國(guo)內醫(yi)療(liao)市場需求。”張勁松說。
據介紹,當前國(guo)際市場面臨(lin)著醫用同位素供應(ying)難(nan)題。國(guo)外部分生產(chan)醫用同位素的反應(ying)堆超(chao)期服(fu)役,甚(shen)至(zhi)即將(jiang)關閉。況(kuang)且,直(zhi)接從國(guo)外采(cai)購,看(kan)似節省了研發時間和資金,但捷徑之下,弊病(bing)也暴露無遺:產(chan)品價格昂貴且不能保證按時供給,嚴重阻礙了核醫學事業的發展。
事(shi)關人民群眾生命健康,必須把(ba)生產醫用(yong)同位素的核心技(ji)術牢(lao)牢(lao)把(ba)握在(zai)自己手中(zhong)。
2020年9月11日,習近平總書記在科(ke)學家座(zuo)談會上指出(chu),希望廣(guang)大科(ke)學家和科(ke)技工(gong)作者肩負起歷史責任,堅持面(mian)(mian)(mian)向世界(jie)科(ke)技前沿(yan)、面(mian)(mian)(mian)向經濟主戰場(chang)、面(mian)(mian)(mian)向國家重(zhong)大需求、面(mian)(mian)(mian)向人民生命(ming)健康,不斷向科(ke)學技術廣(guang)度(du)和深度(du)進軍。
2021年6月24日(ri),國(guo)家原子能機構牽頭,8部(bu)門聯合(he)發(fa)布《醫(yi)(yi)用同位素中長期發(fa)展(zhan)規劃(2021—2035年)》,這是我(wo)國(guo)首個針對(dui)核技術(shu)在醫(yi)(yi)療衛生應用領域(yu)發(fa)布的綱領性文(wen)件。規劃明(ming)確(que)了“十四(si)五”時期和今后一段時期內我(wo)國(guo)醫(yi)(yi)用同位素發(fa)展(zhan)的指導思(si)想(xiang)、主要原則(ze)、發(fa)展(zhan)目(mu)標、重(zhong)點任務(wu)及保障(zhang)措施,提出(chu)建立穩(wen)定自主的醫(yi)(yi)用同位素供應保障(zhang)體系,推動醫(yi)(yi)用同位素技術(shu)研(yan)發(fa)和產(chan)業發(fa)展(zhan),為(wei)建設健(jian)康(kang)中國(guo)、增進(jin)人民福(fu)祉貢獻力量。
2021年10月(yue)19日,同(tong)位(wei)素及(ji)藥物(wu)國家工程(cheng)研究中心(xin)(xin)正式獲批(pi),這也是國家發展改革(ge)委(wei)唯(wei)一批(pi)復的同(tong)位(wei)素及(ji)藥物(wu)領域工程(cheng)研究中心(xin)(xin)。
2022年8月18日(ri),同位(wei)素及藥(yao)物國(guo)(guo)家工(gong)程研究中心正式揭牌(pai)。肩負重要責任(ren)的它,瞄準制約我(wo)國(guo)(guo)核醫(yi)學(xue)發展(zhan)的瓶(ping)頸,充分(fen)發揮核動力(li)院反應(ying)堆優勢資源和同位(wei)素研發基(ji)礎,加(jia)緊開展(zhan)科技攻關,著力(li)加(jia)快打通同位(wei)素及藥(yao)物全(quan)產業(ye)鏈關鍵技術,打破我(wo)國(guo)(guo)醫(yi)用同位(wei)素長期(qi)依賴進口的“卡(ka)脖子(zi)”困局。
覆蓋同位素及藥物研發生產、藥物安全性評價、藥物臨床試驗及應用等環節,科研技術攻關和成果轉移轉化緊密銜接
同位素及藥物國家工程研究中心由核動力(li)院(yuan)牽(qian)頭,聯合有關高校(xiao)、科研院(yuan)所、醫院(yuan)、產業鏈上下游企業等(deng)共同組(zu)建(jian)而成。其運行(xing)、管理實行(xing)理事會領導(dao)下的主(zhu)任負責制。
這是一個“產學研(yan)用”高效(xiao)協(xie)同的科研(yan)技術攻關(guan)和成果轉移轉化一體化平臺,16家理(li)事(shi)單位覆(fu)蓋了同位素及藥(yao)物(wu)研(yan)發生產、藥(yao)物(wu)安全性評價(jia)、藥(yao)物(wu)臨床(chuang)試驗(yan)及應(ying)用等各(ge)環節。
——同位素及藥物國家工程研(yan)究中心設(she)立(li)了專(zhuan)家委員會(hui),擁有多位中國科學院院士、中國工程院院士及行(xing)業內知名專(zhuan)家共計40位。
——擁有6個(ge)共建(jian)單位(wei),在充分發(fa)揮各(ge)理(li)事單位(wei)原有實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)、研發(fa)團隊力量基礎上(shang),新建(jian)了4個(ge)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi),包括同(tong)位(wei)素及藥物(wu)研發(fa)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)、同(tong)位(wei)素工程(cheng)化技術驗(yan)證實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)、放(fang)射(she)性(xing)藥物(wu)創新實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)、放(fang)射(she)性(xing)藥物(wu)中試(shi)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)。
——同(tong)位素及藥(yao)物國(guo)家工程研(yan)究中心中試基地所處的樂(le)山夾江核技術應用產業園內,既有(you)醫(yi)用同(tong)位素生產基地,又有(you)同(tong)位素藥(yao)物生產企業,科(ke)研(yan)技術攻關和成果轉移轉化(hua)緊密銜接……
從獲批成立到正式(shi)揭(jie)牌,再到成果轉化、有關醫用同位(wei)素(su)產品正式(shi)批量交付,看似是(shi)同位(wei)素(su)及藥物國(guo)家工程研究中心(xin)在數年內(nei)便取得重大突(tu)破,但背后是(shi)我國(guo)在醫用同位(wei)素(su)和藥物領域的不斷探索、積累、創(chuang)新,厚積薄發。
以牽頭單位(wei)(wei)(wei)核動力(li)(li)院(yuan)為例。作(zuo)為我國同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)制(zhi)備與應(ying)用(yong)技術(shu)研發(fa)的主力(li)(li)軍,核動力(li)(li)院(yuan)擁有(you)多座可用(yong)于(yu)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)研發(fa)、生產(chan)(chan)的反應(ying)堆,具備國內最(zui)完整的熱室和(he)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)研發(fa)配套設施,同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)及(ji)藥物研發(fa)和(he)產(chan)(chan)業(ye)轉化的基礎條件良好。20世(shi)紀80年(nian)代初,隨著高通(tong)量工(gong)程試驗堆的建成,核動力(li)(li)院(yuan)開(kai)始涉(she)足(zu)醫用(yong)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)的研制(zhi)與生產(chan)(chan),但(dan)后來(lai)因多種因素(su)(su)一度停(ting)滯。2010年(nian),應(ying)市(shi)場需求,核動力(li)(li)院(yuan)嘗試研發(fa)高比(bi)活度的碳-14,經(jing)過2年(nian)努力(li)(li),突破(po)了其(qi)干法制(zhi)備技術(shu),打破(po)了國外的技術(shu)壟斷。自2013年(nian)開(kai)始,核動力(li)(li)院(yuan)加大力(li)(li)度,系統性地開(kai)展醫用(yong)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)制(zhi)備研發(fa)工(gong)作(zuo)。
“核心(xin)技術(shu)只能自己(ji)創造。”核動力院醫用同位素(su)技術(shu)帶頭人(ren)、同位素(su)及藥物(wu)國(guo)家(jia)工(gong)程研(yan)究中心(xin)專家(jia)委員會秘書羅寧回憶,用濕法(fa)做(zuo)碳-14風險很高(gao),干法(fa)制(zhi)備雖然(ran)原理簡(jian)單且(qie)制(zhi)備過程環(huan)保(bao)又高(gao)效,但具(ju)體(ti)怎么做(zuo)、容器用什(shen)么、每(mei)一步操作細節等都是未知,掌握(wo)成(cheng)熟技術(shu)的(de)國(guo)家(jia)緊緊封鎖消息(xi)源。查文(wen)獻、制(zhi)定實(shi)驗方(fang)案、設計(ji)實(shi)驗裝(zhuang)置、做(zuo)實(shi)驗……經過不懈努(nu)力,研(yan)發團(tuan)隊終(zhong)于突破了碳-14干法(fa)制(zhi)備的(de)核心(xin)技術(shu)。
科技工作者們的長期堅持(chi)奮斗、勇于探索(suo)創新結出累(lei)累(lei)碩果。核動力院在(zai)同位素(su)制備及應(ying)(ying)用領域開展了大量(liang)開創性(xing)工作,先后(hou)開發出國內(nei)第(di)一枚鈷(gu)-60醫療源(yuan)、第(di)一枚鈷(gu)-60工業輻(fu)照(zhao)源(yuan)、世界上第(di)一條凝膠型鉬-99/锝-99m發生器、國內(nei)首(shou)個(ge)反應(ying)(ying)堆產阿爾法(fa)核素(su)鐳-223等。
同位素及藥物國(guo)家工(gong)程(cheng)研究中(zhong)心(xin)的理事(shi)單位中(zhong)很多是相關領域頂尖研究機構。眾多科學家和科技工(gong)作者(zhe)們正不(bu)斷創新,推進科研技術攻關;聯動(dong)協同,促進成果轉(zhuan)移轉(zhuan)化(hua)。
把同位素藥品價格降下來,讓更多的人用得上、用得起
醫用同(tong)位素生(sheng)產方式分為三種:反應堆、加速器、同(tong)位素發生(sheng)器。80%以上(shang)的醫用同(tong)位素由(you)反應堆輻照產生(sheng)。
樂山夾江核技術應用產業園內,距離同(tong)位(wei)素及藥物國(guo)家工(gong)程研究中心中試基(ji)地不遠(yuan),在綠(lv)色圍擋中,是(shi)核動力(li)院(yuan)建設的(de)全(quan)球(qiu)功率(lv)最高溶液型(xing)醫(yi)用同(tong)位(wei)素生產試驗堆施(shi)工(gong)場地。其功率(lv)為200千瓦,是(shi)以前的(de)“全(quan)球(qiu)功率(lv)最高”的(de)4倍。
去年(nian)(nian)12月(yue)30日,該堆廠房成功封(feng)頂,為(wei)(wei)今年(nian)(nian)轉入(ru)設備(bei)安裝(zhuang)階段奠定(ding)了重(zhong)要基礎(chu)。預計(ji)2027年(nian)(nian)建成投(tou)產(chan)后,將(jiang)實(shi)現年(nian)(nian)產(chan)10萬(wan)居里(表示(shi)放射性活度的單位(wei))的鉬-99、2萬(wan)居里的碘-131。這(zhe)一產(chan)量不(bu)僅一舉超(chao)過目(mu)前(qian)國內醫(yi)療市場(chang)的需求量,還將(jiang)有力帶動下游產(chan)業集群發(fa)展(zhan)。該堆項目(mu)總設計(ji)師(shi)李慶說,這(zhe)不(bu)僅能使國內醫(yi)用(yong)(yong)同位(wei)素藥品價格降(jiang)下來,讓更多的人用(yong)(yong)得上、用(yong)(yong)得起,還能使我國從(cong)進(jin)口(kou)國扭轉為(wei)(wei)出口(kou)國,為(wei)(wei)搶(qiang)灘(tan)國際市場(chang)創造(zao)了有利條件。
依托(tuo)該堆,同(tong)位(wei)素及藥物國家工程研(yan)究中心(xin)將開展大(da)量研(yan)究與生產工作。那么(me),該堆優勢在哪里?
安全(quan)性更好(hao)。它以硝(xiao)酸鈾酰水(shui)溶(rong)液作為燃料,同時硝(xiao)酸鈾酰水(shui)溶(rong)液也是(shi)生產同位素(su)的靶料。相較常規(gui)反應堆(dui),這一(yi)固(gu)有特性決(jue)定了其在核(he)安全(quan)和環境保護(hu)領域更具(ju)先天優(you)勢。參數低(di),功率也低(di),所以安全(quan)性也更好(hao)。
成本(ben)更低。該堆的(de)建堆成本(ben)是(shi)普通堆的(de)三(san)分之(zhi)一,燃料消耗量僅為現(xian)有技術的(de)千(qian)分之(zhi)四。
運(yun)(yun)(yun)行(xing)方(fang)式更靈活。原先(xian),醫用同位(wei)素(su)(su)主(zhu)要通(tong)過“固體靶”生(sheng)產(chan)(chan),這意味(wei)著(zhu)必須順著(zhu)反(fan)應(ying)堆(dui)的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)行(xing)走,不(bu)能左右(you)運(yun)(yun)(yun)行(xing)安排。但這個醫用同位(wei)素(su)(su)堆(dui)是個專用生(sheng)產(chan)(chan)堆(dui),可以按(an)照市(shi)場需求(qiu)來(lai)生(sheng)產(chan)(chan)藥品(pin),安排反(fan)應(ying)堆(dui)的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)行(xing)時間。
以同(tong)位(wei)(wei)(wei)素及藥物(wu)(wu)國家工程研(yan)究(jiu)中心為平臺,核動力院(yuan)“牽手”四川(chuan)大(da)學、華西(xi)醫院(yuan)、中國輻射防護研(yan)究(jiu)院(yuan)、云(yun)克(ke)藥業、通(tong)瑞(rui)生物(wu)(wu)、紐瑞(rui)特醫藥科技公司等單(dan)位(wei)(wei)(wei),打造(zao)國際(ji)領先(xian)的醫用同(tong)位(wei)(wei)(wei)素研(yan)發及藥物(wu)(wu)制備技術研(yan)究(jiu)開發、成(cheng)果轉化(hua)(hua)、人才培養、產業孵化(hua)(hua)的基地,打通(tong)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素制備、放射性(xing)藥物(wu)(wu)研(yan)發、安全評價、藥效驗證全工藝鏈條。
依托同(tong)(tong)位(wei)素及藥(yao)物國家工程研究中心,核動力院孵(fu)化了(le)四川海同(tong)(tong)同(tong)(tong)位(wei)素科技有(you)限公(gong)司(si),在樂山夾江核技術(shu)應用產業園內打造了(le)我國規模最(zui)(zui)大(da)、品類(lei)最(zui)(zui)齊全(quan)的(de)醫(yi)用同(tong)(tong)位(wei)素生產基地(di)。
該(gai)生產(chan)基(ji)地(di)(di)建有占地(di)(di)面積約1萬(wan)平方米的同(tong)位(wei)(wei)素生產(chan)廠房和(he)設(she)施,建設(she)镥-177、釔-90、鐳-223、碘(dian)-125、磷-32、錸(lai)-188、鈥-166、碳-14等8條醫(yi)(yi)用(yong)同(tong)位(wei)(wei)素生產(chan)線,具(ju)備(bei)堆產(chan)放射性醫(yi)(yi)用(yong)同(tong)位(wei)(wei)素批量生產(chan)能(neng)力。2024年12月30日,8條醫(yi)(yi)用(yong)同(tong)位(wei)(wei)素生產(chan)線完成全部(bu)建設(she)工作(zuo),該(gai)生產(chan)基(ji)地(di)(di)就此正(zheng)式啟用(yong)。根據設(she)計,它可年產(chan)3萬(wan)居(ju)里(li)碘(dian)-125、1萬(wan)居(ju)里(li)镥-177、200居(ju)里(li)碳-14、50居(ju)里(li)鐳-223等8種國內市場(chang)急需醫(yi)(yi)用(yong)同(tong)位(wei)(wei)素,基(ji)本滿足國內需求,將為建立醫(yi)(yi)用(yong)同(tong)位(wei)(wei)素自(zi)主保障體系發揮重要作(zuo)用(yong)。
據了解(jie)(jie)(jie),未來核動力院在醫(yi)用(yong)(yong)同位素(su)(su)產業(ye)化(hua)方(fang)面計劃實(shi)(shi)行“三步走”:初(chu)期(qi)致力于(yu)解(jie)(jie)(jie)決(jue)部分國(guo)內(nei)緊(jin)缺同位素(su)(su)及(ji)藥物(wu)需求(qiu);中期(qi)能基本滿足國(guo)內(nei)需求(qiu),實(shi)(shi)現(xian)數種新型醫(yi)用(yong)(yong)同位素(su)(su)國(guo)產化(hua);長期(qi)則要(yao)達到國(guo)際領先,徹底(di)解(jie)(jie)(jie)決(jue)國(guo)內(nei)醫(yi)用(yong)(yong)同位素(su)(su)緊(jin)缺和核醫(yi)學發展“卡脖(bo)子(zi)”問(wen)題,成(cheng)為(wei)全球醫(yi)用(yong)(yong)同位素(su)(su)及(ji)藥物(wu)的重要(yao)供應(ying)基地,減少疾患(huan)痛苦,造福人(ren)民(min)群眾。核動力院黨委(wei)書(shu)記姚剛說:“我們的目(mu)標就(jiu)是打破(po)同位素(su)(su)藥物(wu)受制于(yu)人(ren)的局面,形成(cheng)完(wan)整產業(ye)鏈,在產業(ye)規模和技術水平上趕超國(guo)外(wai)。”(通訊員 王博(bo)爾(er))
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