Неоднородное накопление радиофармпрепаратов в тканях почек приводит к гетерогенности поглощенной дозы на уровне подструктур, что затрудняет установление связи между поглощенной дозой и эффектом нефротоксичности в радиофармацевтической терапии. Исследователи разработали модель для проведения дозиметрии на уровне нефронов.
Многонефронная вычислительная модель была создана на основе трехмерных данных мультифотонной микроскопии, включающих различные типы нефронов (поверхностные, среднекорковые и юкстамедуллярные) и их основные подструктуры (клубочек, проксимальный канальец и дистальный канальец) в тканях почек.
S-значения на уровне нефронов определялись с использованием расчетов Монте-Карло для нескольких β−- и α-излучающих радионуклидов. Многонефронная дозиметрическая структура применялась к данным неоднородного накопления 225Ac в тканях почек, локализованного преимущественно в среднекорковых и юкстамедуллярных проксимальных канальцах.
Неоднородное распределение активности подструктур привело к выраженной гетерогенности поглощенной дозы. S-значения существенно различались между типами нефронов, наибольшие значения наблюдались в юкстамедуллярных подструктурах.
Самодоза для проксимальных канальцев была в 7,6-15 раз выше, чем S-значение поверхностных проксимальных канальцев для рассматриваемых α-излучателей. Перекрестная доза для юкстамедуллярных клубочков в среднем была на 20% выше, чем для поверхностных клубочков.
Исследование случая показало существенную гетерогенность поглощенной дозы, при этом доза для различных проксимальных канальцев была на 40-73% выше, чем для соответствующих клубочков. Кроме того, вклад свободного 213Bi в общую поглощенную дозу отличался от вклада 225Ac.
Нефротоксичность является основным побочным эффектом в радиофармацевтической терапии и часто определяет максимальную вводимую активность. Однако связь поглощенной дозы с эффектом для нефротоксичности в настоящее время недостаточно определена для РФТ.
Разработанная многонефронная структура позволяет проводить дозиметрию на уровне нефронов, давая возможность количественной оценки гетерогенности поглощенной дозы в почечных тканях. Такие данные позволяют установить критические подструктуры нефронов для нефротоксичности в радиофармацевтической терапии, поддерживая нефропротективные стратегии при клинической трансляции новых радиофармпрепаратов.
Модель показала, что при рассмотрении проксимальных канальцев как источников, S-значения для самооблучения юкстамедуллярных проксимальных канальцев в среднем на 20-46% выше, чем у среднекорковых и поверхностных проксимальных канальцев для рассматриваемых β−-излучателей.
Для α-излучателей различия между S-значениями для самооблучения и перекрестного облучения, как ожидалось, больше, чем для β−-излучателей. При рассмотрении источника в различных проксимальных канальцах, S-значения для самооблучения юкстамедуллярных проксимальных канальцев в зависимости от радионуклида в 1,2-6,6 раза выше, чем для среднекорковых канальцев, и в 7,6-15 раз выше, чем для поверхностных канальцев.
Разработанная многонефронная дозиметрическая модель позволяет проводить подструктурно-специфическую дозиметрию, которая не учитывается при дозиметрии всего органа или на уровне тканей, поддерживая исследования детальных механизмов нефротоксичности.
Структура позволяет идентифицировать критические подструктуры нефронов для функции органа, предоставляя понимание того, как локальное повреждение подструктур коррелирует с поглощенной дозой и влияет на общую функцию почек.