作者安妮·M·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室
锕是一种放射性元素，可以彻底改变癌症医学，但它的化学至今仍难以捉摸
LLNL和宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种新的方法来研究、捕获和纯化医用同位素，包括锕
他们的策略利用了一种天然蛋白质，这种蛋白质可以与医用同位素紧密结合，而不会与镭、锶等工艺杂质发生相互作用
信用:托马斯原因/ LLNL 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)和宾夕法尼亚州立大学的科学家们展示了如何回收和纯化一种蛋白质，用于放射性金属，如锕系元素，这对用于癌症治疗和检测核活动的下一代药物都是有益的
放射性金属在各种医学成像和治疗应用中具有独特和重要的地位，但它们需要漫长的分离过程来纯化，还需要合成和昂贵的螯合剂(专门用于结合放射性金属离子的分子)，这些螯合剂必须在患者体内形成异常稳定的复合物，以将毒性降至最低
基于锕系元素的疗法可能会彻底改变癌症医学，其治疗效果比目前的药物高出数百倍
然而，由于整个锕系元素供应链的困难，从同位素生产到元素化学的研究，以及强有力的螯合剂的开发，它们仍然遥不可及
LLNL科学家Gauthier Deblonde是一篇发表在科学进展的论文的主要作者，他说:“这些挑战甚至存在于相对广泛使用的医用同位素中，例如放射性钇，但在锕系元素的情况下，它们甚至更费力。”
事实证明，锕是地球上自然存在的最稀有的元素之一，其医用同位素必须在核反应堆或其他大型昂贵的仪器中生产
因此，锕系化学是最不为人所知的，这阻碍了锕系医学应用的发展
到目前为止，研究工作集中在重复使用或改造用于核化学领域的已知合成分子上，但锕系元素的研究成果有限
这项新研究采用了一种全新的方法，利用了宾夕法尼亚州立大学研究小组成员在2018年发现的一种天然蛋白质——蓝调节蛋白
这一新策略不仅改进和简化了锕系元素的纯化过程，而且还可用于回收和检测其他放射性元素，即使是极低水平的元素
该团队展示了如何用羊毛调节素来结合、回收和纯化锕(至少99
5%的纯度)以及另一种医学相关的放射性同位素钇-90，其用于癌症治疗和诊断
基于蛋白质的方法的空前的效率和简单性也允许以低得多的成本制备锕，并且更方便地探测其化学性质
这一过程也可能扩展到放射治疗和成像中使用的许多其他放射性同位素
“我们的新技术不仅代表了锕系化学和锕系药物开发的范式转变，也代表了更广泛的核医学的范式转变，”合著者、宾夕法尼亚州立大学化学助理教授约瑟夫·科特鲁沃说
锕-羊毛调节蛋白复合物是第一个被表征的锕-蛋白质
研究人员发现，与经典分子相比，lanmodulin是如此高效，以至于即使在存在大量加工杂质(如镭和锶)或生理元素(如钙、锌、铜等)的情况下，它也能特异性结合锕
这项研究还表明，这种蛋白质在结合锕系元素方面比结合稀土元素更有效，稀土元素是它在自然界中结合的金属
“我们的方法将lanmodulin的紧密和特异性结合与廉价的过滤设备相结合，使我们能够轻松获得微量的放射性金属，低至几个原子，而传统的基于合成螯合剂的技术无法实现，”Deblonde说
“几年前，我们在这里取得的成就简直深不可测
LLNL和宾夕法尼亚州立大学放射化学、金属分离和生物化学的独特技能组合使这成为可能
我相信我们的技术不仅对核医学非常有用，而且对放射性样本的现场分析也非常有用
“一张图是十亿分之一克的十亿分之一，大约相当于单个病毒颗粒的重量
在这种情况下，它相当于大约3000个锕原子的重量
这项研究不仅为锕系元素的基础化学提供了见解，还表明锕系元素-镧调节素复合物可能是新锕系药物的基础，因为它在许多方面优于目前临床和临床试验中使用的小金属螯合剂
“我们相信，我们的结果统一了金属分离和生物化学领域，并有很大的潜力彻底改变药物化学的几个关键步骤——从纯化同位素到向患者输送治疗剂量，”科特鲁沃说
除了宾夕法尼亚州立大学的约瑟夫·马托克斯，利弗莫尔的其他研究人员还包括叶紫·东、保罗·伍迪和马夫里克·扎瓦兰
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