Dosimetric and radiobiological evaluation of Terbium radioisotopes

One of the areas of nuclear medicine of greatest international interest is the development of radiopharmaceuticals (RFs) labeled with theranostic radionuclides (RNs), which can be used both to accomplish diagnosis (by SPECT or PET imaging) and therapy (thanks to the emission of α-, β- and e- Auger). Among the theranostic RNs currently of greatest interest are some Tb radioisotopes, such as 149Tb, 152Tb, 155Tb, and 161Tb. The 149Tb and 161Tb are all potentially of interest for the treatment of small tumors and micrometastases, but their emission characteristics imply different benefits for each depending on tumor size and RF localization at the cellular level. This thesis aims to investigate and compare the dosimetric and biological response characteristics resulting from the use of RF labeled with such radioisotopes of Tb. To this end, specific software (MIRDcell) will be used to model the distribution of radiopharmaceuticals in different regions of cancer cells, calculate the radiation dose absorbed by the cells, and model the cellular response in terms of survival.

Uno dei settori della medicina nucleare di maggiore interesse internazionale è lo sviluppo di radiofarmaci (RF) marcati con radionuclidi (RN) teranostici, che possono essere utilizzati sia per compiere diagnosi (mediante imaging SPECT o PET), sia terapia (grazie all’emissione di α, β- ed e- Auger). Fra i RN teranostici attulamente di maggior interesse vi sono alcuni radioisotopi del Tb, quali 149Tb, 152Tb, 155Tb e 161Tb. Il 149Tb e il 161Tb sono tutti potenzialmente di interesse per il trattamento di piccoli tumori e micrometastasi, ma le loro caratteristiche di emissione comportano per ciascuno di essi vantaggi diversi a seconda delle dimensioni del tumore e della localizzazione del RF a livello cellulare. La tesi si propone di investigare e confrontare le caratteristiche dosimetriche e di risposta biologica derivanti dall’utilizzo di RF marcati con tali radioisotopi del Tb. A tal fine verrà impiegato uno specifico software (MIRDcell) che permette di modellizzare la distribuzione dei radiofarmaci nelle diverse regioni delle cellule tumorali, calcolare la dose di radiazioni assorbita dalle cellule e modellizzare la risposta cellulare in termini di sopravvivenza.