05. 방사약학 - 4. 양전자방출핵종 표지 방사성의약품

4. 양전자방출핵종 표지 방사성의약품

양전자방출핵종 표지 방사성의약품의 초기 연구는 주로 사이클로트론에서 생산된 방사성동위원소인 11C으로 표지된 화합물로 이루어졌으며, 1978년 [18F] FDG의 합성이 처음 보고됨에 따라 18F으로 표지된 화합물들에 대한 연구가 활발하게 진행되었다. 최근에는 68Ge-68Ga 발생기를 이용하여 얻을 수 있는 양전자 방출 핵종인 68Ga이 상용화되어 여러 가지 펩타이드에 표지하고 영상을 얻는 연구가 활발히 진행 중이다.

 

양전자방출핵종은 양성자 하나가 양전자를 방출하여 중성자 하나로 변하며 중성자/양성자 비율이 증가하여 더 안정한 원자로 변하게 된다. 이때 방출된 양전자는 가지고 있는 운동에너지를 모두 잃어갈 때쯤 주변의 전자를 만나 함께 소면(annihilation)하면서 511 keV의 감마선 2개가 정반대 방향으로 방출하게 되는데 이 감마선을 포착할 수 있는 PET 장비 등을 이용하여 영상을 만들 수 있다.

 

1) 양전자방출핵종의 종류 및 특성

수많은 양전자 방출 핵종 중에 체내 사용에 적당한 성질을 가진 핵종으로는 사이클로트론에서 생산되는 11C, 13N, 15O, 18F, 64Cu, 76Br, 94mTc, 124I 등이 있으며 발생기에서 생산할 수 있는 68Ga, 82Rb 등이 있다.

 

11C, 14N, 15O은 짧은 반감기 때문에 주로 사이클로트론이 있는 곳에서만 사용이 가능하며, 또한 자연에 존재하는 각각의 원소와 질량수만 차이가 있으므로 자연에 있는 생리활성이 있는 화합물과 동일한 방사성의약품을 얻을 수 있는 장점이 있다. 반면에 18F은 반감기 110분으로 비교적 긴 반감기를 갖기 때문에 18F으로 표지된 방사성의약품을 가까운 거리에 있는 다른 센터로 운반이 가능하다.

 

3) 양전자방출 방사성의약품의 종류

(1) 뇌 영상용 PET 방사성의약품

① 뇌혈류 및 대사영상

초기 뇌의 PET 연구를 위한 방사성의약품은 주로 뇌혈류량과 뇌의 에너지 대사를 측정하는 것들이었다. [11C]Glucose와 [18F]FDG는 국소뇌당대사량의 측정에 쓰였고, [15O]산소는 주로 국소산소대사량의 측정에 쓰였다. 또한 국소뇌혈액량의 측정에는 [15O]일산화탄소, [11C]일산화탄소 등이 쓰이며, [15O]물, [15O]이산화탄소 등은 국소뇌혈류량의 추적자로 쓰였다. 이후 국소뇌혈류량의 측정을 위한 [13N]암모니아, [15O]부탄올, [11C]부탄올과 [18F]fluoromethane 등이 개발되었으며 초기의 방사성의약품과 함께 사용되고 있다.

 

② 뇌 신경전달물질계의 영상

뇌의 주요 신경전달물질계는 크게 도파민(dopamine)계, 아편(opiate)계, 세로토닌(serotonie)계, 벤조디아제핀(benzodiazepine)계와 콜린(cholinergic)계 등의 5가지로 나눌 수 있다.

 

가. 도파민계

 

나. 세로토닌계

 

다. 아편 수용체 영상

 

라. 벤조디아제핀 수용체 영상

 

마. 콜린성 수용체

 

(2) 심장 영상용 PET 방사성의약품

① 국소심근혈류

②

 

(1) 뇌 영상용 PET 방사성의약품

① 뇌혈류영상용 99mTc 표지 방사성의약품