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日本研究与展望未来的生产放射性同位素

2022年2月21日,日本文部科学省在日本内阁原子能委员会医用放射性同位素生产利用会议上作了题为“关于利用研究堆进行放射性同位素生产现状、问题以及今后展望”的报告,希望推进利用研究堆进行Mo-99、Ac-225放射性同位素的国产化研发。

1 背景

日本国内使用的医用放射性同位素几乎全部依赖进口,一旦外部因素导致供应中断,可能会阻碍放射性同位素的医学应用。因此,从经济安全保障来看医用放射性同位素的国产化和稳定供应是一个紧迫课题。

基于上述情况,日本政府在2021年6月发布的“发展战略”中表示将推进使用研究堆进行放射性同位素生产。日本原子能研究开发机构(JAEA)拥有JRR-3研究堆和“常阳”实验快堆,JRR-3最大热功率2万千瓦,已于2021年2月重启;常阳堆最大热功率10万千瓦,目前正在接受新安全标准的审查,力争2025年实现重启。日本对利用JRR-3和常阳堆进行医用放射性同位素的生产寄予较高期待,以此推进利用研究堆进行Mo-99、Ac-225等放射性同位素的国产化研发。

2 核医学诊断用核素Mo-99/Tc-99m的生产应用

在日本使用Tc-99m进行骨显像以明确癌症位置的检测数量约为100万例/年,是Tc-99m仅次于欧美的第三大消费国。但是,日本目前其母体核素Mo-99全部依靠进口,由于海外生产用反应堆的老化和空运阻碍等会使供应变得不稳定,这从医疗经济安全的角度来看是一个重大问题。表1是日本核医学检查用放射性同位素情况。

如果2021年2月重启的JRR-3以稳定的运行功率(50%)运行,将有可能制造相当于目前日本国内供应量30%左右的Mo-99。

在国外,Mo-99是从高浓缩铀的裂变产物中分离提取出来的,但JAEA正在推进研发利用JRR-3用中子辐照天然Mo-98靶材制备Mo-99的技术。从制备到应用于医疗诊断约3~4日。图1为中子活化法制备Mo-99示意图。

3 创新癌症治疗用核素Ac-225的生产应用

(1)应用现状

半衰期短的α射线核素的治疗效果优异,已在许多病例中得到证实,其中Ac-225的治疗效果尤为突出,这使得全球临床试验研究竞争加剧。然而,225Ac在全球范围内供应不足,美国、欧洲、加拿大等相继公布了使用加速器的生产计划。

对于日本来说,仅确保研究所需的Ac-225是不够的,从顺利实施临床试验和确保未来所需用量的角度来看,除了利用加速器生产制备,日方还期望利用常阳堆进行大量生产。日本政府在2021年6月更新的“面向2050年碳中和绿色增长战略”中也指出,常阳堆可以大量生产世界上稀有的医用放射性同位素。通过推动常阳堆的重启,有望为先进癌症治疗做出贡献。图2是常阳堆多样的中子辐照场。

 

(2)建立Ac-225日本国内供应体系的挑战和方向

目前日本对Ac-225有研究需求,但几乎全部依赖于进口。由于Ac-225进口价格逐年上涨,进口量也难以满足日益增长的需求。Ac-225的战略重要性不断提升,构建药物研究所需的国内供应体系至关重要。

日本具备Ac-225生产制备能力的主要设施有:

实验快堆常阳(JAEA): 可装载大量原材料;热室设备配置齐全;力争2025年重启,目前正在做相关准备;进行关于生产Ac-225的探讨。

回旋加速器(量子科学技术研究开发机构-QST): 可以生产多种核素;有Ac-225生产实绩;因火灾目前处于停止状态。

电子直线加速器(日本东北大学): 可以批量生产特定核素;有生产Ac-225的实绩并着手开展扩大规模的示范研究。

目前面向生产所面临的课题有:确保世界稀有原料Ra-226;在生产和后处理中处理放射性物质;确保用于生产的设备周期。

日本国内供应的具体措施为:挖掘国内库存确保Ra-226的供应;加强与具备生产能力的研究机构之间的合作;在较早阶段与制药商进行合作。

综上所述,为了建立商业化阶段民营企业参与的国内生产和供应体系,日本政府方面要提供必要的支持,构建各放射性同位素生产主体互补协同的合作体制,并与国际供应网络合作,确保原材料的稳定供应。

4 问题与展望

放射性同位素的国内生产和供应体系的建立需要全日本共同解决的问题以及JAEA所能发挥的作用如表2所示:


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