إن النقص في أحد النظائر النادرة على وشك تعريض صحة الملايين للخطر

هذا الشعاع المشع لا يضيء القدمين فقط. يتم إجراء عمليات المسح باستخدام هذه الذرات أكثر من 30 مليون مرة كل عام، في جميع أنحاء العالم، للكشف عن عدم انتظام ضربات القلب في القلوب المريضة، والأورام السرطانية القاتلة، وفحص الأدمغة المتضررة من السكتات الدماغية. تعتمد الصور الناتجة على نظير نادر، التكنيتيوم ^99mTc) 99m) المستخدمة في عملية تصوير تسمى التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث فوتون واحد (SPECT). يوفر التكنيتيوم المشع الذي يتم حقنه في المرضى للأطباء نظرة خاطفة لا مثيل لها داخل الجسم، مما يسمح لهم بتحديد الضرر أو المرض بدقة كبيرة، وبالتالي علاج أو حتى إنقاذ حياة المرضى. وتظهر عمليات المحاكاة الناتجة تفاصيل أدق من تلك التي تم الحصول عليها في الاختبارات الأخرى، كما أن مستوى الإشعاع منخفض للغاية، ولا يوجد أي خطر.

إن إمكانية تلقي مثل هذه الصور القيمة معرضة للخطر حاليًا. بدأت الذرات المشعة التي تمر عبر قدم المريض رحلتها في مفاعل نووي قديم يقع على بعد آلاف الكيلومترات من فانكوفر، في مكان يسمى نهر الطباشير في ولاية أونتاريو الكندية. وفي 31 أكتوبر 20166، توقف المفاعل عن إنتاج المادة الخام للنظير. وفي ذلك اليوم، تُركت أمريكا الشمالية دون مصدر محلي لهذه الأداة الطبية الأساسية، واختفى ببساطة 20% من إنتاجها العالمي. سيتم إغلاق المفاعل بالكامل خلال سنوات قليلة. والمشكلة تزداد سوءا.

ويأتي كل إمدادات العالم تقريبًا من النظائر من ستة مفاعلات بحثية فقط. أربعة منهم يزيد عمرهم عن 50 عاماً ويتزايد خطر حدوث أعطال فيها. وهناك مفاعلان، أحدهما في بلجيكا والآخر في هولندا، يوفران الآن نصف الطاقة الإنتاجية في العالم، ومن المقرر أن يتم إغلاقهما في العقد المقبل. ومن المخطط بناء مفاعلات جديدة، لكن بنائها قد يستغرق أكثر من عقد من الزمن. في تقرير نشرته الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب بالولايات المتحدة الأمريكية (NAS) في سبتمبر 2016، أصدروا تحذيرًا شديد اللهجة قائلين إن هناك فرصة كبيرة لنقص النظير في المستقبل القريب.

والأطباء قلقون. يقول إريك توركوت، المتخصص في الطب النووي بجامعة شيربروك في كيبيك: «نحتاج إلى هذا المنتج كل يوم». وتكون هذه الاختبارات فعالة بشكل خاص للكشف عن سرطان العظام، أو الكسور الصغيرة، مثل تلك التي بحث عنها الأطباء في قدم المريض المؤلمة، وكذلك للكشف عن الانسدادات في شرايين مرضى القلب. يتم إجراؤها غالبًا للأشخاص الذين يعانون من آلام في الصدر أو علامات أخرى لأمراض الأوعية الدموية. توفر طرق التصوير الأخرى صورًا أكثر ضبابية وأقل دقة، أو تتطلب استخدام جرعات أعلى من الإشعاع، مما ينطوي على مخاطر. يقول بنجامين تشو، طبيب القلب في معهد القلب بجامعة أوتاوا، إن النقص في النظائر سيجبر الأطباء على الاعتماد على طرق أقل دقة، مما يزيد من المخاطر على المرضى، أو التخلي عن الاختبارات تمامًا.

ومن الخطورة بنفس القدر حقيقة أن قطع مواقع الإنتاج يضعف سلسلة التوريد. يتمتع النظير بنصف عمر قصير جدًا، ويتحلل كله تقريبًا خلال يوم واحد، لذلك لا يمكن تخزينه. من أجل الحصول على جرعة واحدة قصيرة الأجل، مخصصة لموضوع واحد، يجب عليك استنفادها مرة أخرى من المادة المصدر، النظير الموليبدينوم 99 (⁹⁹Mo) الذي يكون عمره أطول ويتم الاحتفاظ به في المستشفى في حاوية خاصة. ويجب نقل هذا النظير كل بضعة أيام من المفاعلات التي تنتجه، والتي قد تكون موجودة على الجانب الآخر من الكوكب. سوء الأحوال الجوية وإلغاء الرحلات الجوية يعني إلغاء عمليات الفحص للمرضى. ويشكو قائلاً: "فكروا في مدى ضعفنا إذا تم إغلاق أقرب مطار". فرانسوا بينارد، عالم وطبيب في وكالة السرطان في كولومبيا البريطانية في غرب كندا.

وتثير دورة إنتاج النظائر مخاوف بشأن مشكلة أخرى: الإرهاب النووي. لإنتاج الموليبدينوم 99، يستخدم معظم عمال المناجم اليورانيوم عالي التخصيب (اليورانيوم عالي التخصيب) ، ونوعيتها مناسبة أيضًا لإنتاج الأسلحة النووية. وعلى الصعيد العالمي، تتزايد الأصوات المطالبة بإنهاء استخدام اليورانيوم عالي التخصيب بحلول عام 2020، خوفاً من أن يقوم أشخاص خطيرون ودول جامحة بسرقة هذه المادة. لكن تحويل المفاعلات لاستخدام اليورانيوم المنخفض التخصيب (لو) سوف يؤدي إلى إبطاء إنتاج نظير الموليبدينوم 99 لأن عمال المناجم الذين يعملون مع اليورانيوم منخفض التخصيب ينتهي بهم الأمر إلى إنتاج كميات أقل منه.

ولمنع هذه الأزمة الخطيرة، بدأ الباحثون في الولايات المتحدة وكندا سباقاً لتطوير تقنيات مبتكرة لإنتاج الموليبدينوم 99 والتكنيتيوم 99م دون الحاجة إلى مفاعلات نووية. إنهم يهدفون إلى استبدال المفاعلات بمسرعات جسيمات وآلات أخرى أخف وأكثر مرونة. مثل هذه التقنيات لن تحل مشكلة النقص فحسب، بل قد تكون أرخص وتنتج كميات أقل من النفايات المشعة. واليوم، ومع تقلص القدرة الإنتاجية العالمية دفعة واحدة، فإن الباحثين على وشك معرفة ما إذا كانت البدائل التي يقترحونها ترقى إلى مستوى التحدي.

ليس على مستوى المهمة

يعرف الأطباء بالفعل من تجربتهم المريرة ما يحدث عندما ينفد الموليبدينوم 99. وفي عامي 2009 و2010، تم إغلاق المفاعلات في كندا وهولندا لفترات طويلة من الزمن، مما أدى إلى نقص عالمي دفع الأطباء إلى محاولات يائسة لإيجاد اختبارات تشخيصية بديلة. تقول سالي شوارتز، رئيسة جمعية الطب النووي والتصوير الجزيئي: "كانت أزمة عام 2009 بمثابة دعوة للاستيقاظ لنا جميعاً".سنمي). "لم نتمكن من إجراء اختبارات التشخيص، والذين عانوا هم المرضى. لا نريد أن نكون في نفس الوضع مرة أخرى."

البديل المقبول للتكنيتيوم 99م في فحص القلب، على سبيل المثال، هو نظير مشع آخر، الثاليوم 201 (²⁰¹ليرة تركية). لكن هذا النظير يوفر صورًا أكثر ضبابية ويضاعف جرعة الإشعاع التي يتعرض لها المريض، كما يقول فينكاتيش إل مورثي، طبيب القلب في جامعة ميشيغان. وغيرها من الطرق غير المشعة، مثل تخطيط صدى القلب، ليست دقيقة. ووفقا له، يوفر التكنيشيوم 99m مزيجًا مثاليًا من الدقة والسلامة والتكلفة.

الحكومة الكندية، وقد أيقظتها من سباتها بسبب نقص النظائر، أطلقت وفي وقت قصير، تم تنفيذ برنامج بقيمة 45 مليون دولار لتسريع تكنولوجيا إنتاج النظائر (ITAP) المصمم لتطوير طرق بديلة لإنتاج التكنيشيوم 99 ملم. قد يكون مشروعها الرئيسي جاهزًا في وقت مبكر من نهاية عام 2017.

وبدلاً من إنشاء مفاعل نووي ضخم، تستخدم هذه التكنولوجيا مسرع جسيمات صغير يسمى السيكلوترونوالتي يمكن وضعها في قبو المستشفى. يطلق السيكلوترون البروتونات على مادة مستهدفة مصنوعة من نظير آخر، الموليبدينوم 100، ونتيجة للاصطدام، يتم تشكيل التكنيشيوم 99m بدلاً من ذلك. نظرًا لقصر عمر النصف للتكنيشيوم 99 م، فإن السيكلوترون لا يمكنه أن يخدم سوى مساحة محدودة. لكن معظم المدن الكبرى في كندا لديها بالفعل أجهزة مماثلة، مما يعني أنه سيكون من الممكن نشر الحل في جميع أنحاء البلاد، وفقًا لـ بول شيفر، الرئيس السابق لقسم الطب النووي في السيكلوترون الرئيسي في كندا، انتصارحيث قاموا بتطوير الطريقة، وأحد مديري المختبر. أجرى مركز TRUMF، الواقع في فانكوفر، اختبارات أولية لإظهار أنه خلال ست ساعات من تشغيل السيكلوترون، يمكنه إنتاج التكنيتيوم 99m بكمية كافية لإجراء 500 عملية مسح مطلوبة يوميًا في كولومبيا البريطانية، التي يبلغ عدد سكانها حوالي خمسة ملايين نسمة.

واليوم، يوجد السيكلوترون الذي يبلغ طوله مترين خلف باب فولاذي سميك في قبو في وكالة السرطان في كولومبيا البريطانية. ويبرز من الآلة أنبوبان معدنيان رفيعان، وينقلان شعاعًا من البروتونات تبلغ سرعته نحو خمس سرعة الضوء. وفي الطرف الآخر من المسرع يوجد الهدف: صفيحة رفيعة مسطحة يبلغ طولها حوالي عشرة سنتيمترات، ومغطاة بالموليبدينوم 100، وموضعة داخل أسطوانة من الألومنيوم. يتم قصف اللوحة بالبروتونات لمدة ست ساعات، وبالتالي يتحول جزء من طلاء الموليبدينوم 100 إلى تكنيتيوم 99 م. ثم يقوم الهواء المضغوط بدفعه بسرعة عبر أنبوب إلى غرفة مبطنة بالرصاص، تسمى الغرفة الساخنة، وتقع في غرفة أخرى. هناك يقوم المشغلون بفصل وتنقية التكنيشيوم 99م. وفي نهاية العملية، يتم الحصول على قارورة صغيرة تحتوي على سائل صافٍ يحتوي على نظير نظيف بكمية كافية لإجراء مئات الاختبارات.

يقوم مستشفى فانكوفر العام ووكالة السرطان حاليًا بإكمال تجربة سريرية يتم فيها استخدام التكنيتيوم 99m المنتج بهذه الطريقة في اختبارات المرضى الحقيقية. وتبدأ عملية الإنتاج عادة في ساعات الصباح الباكر ويمكن للمرضى الاشتراك للحصول على حقنة من المادة ابتداء من الساعة الواحدة بعد الظهر. تشير نتائج التجربة السريرية التي تم تلقيها حتى الآن إلى أن التكنيشيوم الناتج في السيكلوترون فعال وآمن مثل النظائر التي تم إنشاؤها في خزانات الموليبدينوم 99.

أطلقت TRUMF وشركاء ITAP الآخرين شركة تجارية جديدة في العام الماضي لنشر التكنولوجيا إلى سيكلوترونات إضافية. يوجد بالفعل حوالي 500 سيكلوترون طبي في العالم ذات إشعاع بالكثافة اللازمة لإنتاج التكنيشيوم 99م باستخدام هذه الطريقة، هذا بالإضافة إلى مهامها العادية، مثل إنتاج النظائر لمسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (حيوان اليف). يقول شيفر إن القاعدة الحالية تمثل ميزة كبيرة، لأنه، على عكس السعر الحالي للمسيكلوترون الطبي الجديد، والذي يبلغ 5 ملايين دولار، فإن تكلفة تكييف السيكلوترون الحالي لا تتجاوز عُشر هذا المبلغ. في عام 2014 أوصت الجمعية البريطانية للطب النووي على هذا النهج باعتباره الطريقة الأكثر ملاءمة لتزويد التكنيشيوم 99 ملم، ويعتقد شيفر أن ما بين 12 و24 سيكلوترونًا يمكن أن تلبي جميع احتياجات كندا.

حقق تقدما

ومن ناحية أخرى، جنوب الحدود الكندية، في الولايات المتحدة، لا تثير السيكلوترونات الكثير من الحماس، كما أنها لا توفر الكثير من التكنيشيوم. ويوضح شيفر أن المستشفيات الأمريكية كانت من بين أوائل المستشفيات التي قامت بتركيب السيكلوترونات الطبية، وبالتالي فإن النماذج القديمة لا تملك طاقة كافية لإنتاج شعاع بروتوني بالكثافة المطلوبة الآن.

بدلاً من، الإدارة الوطنية للأمن النووي في الولايات المتحدة وهي تابعة جزئيًا لوزارة الطاقة الأمريكية، وهي تدعم الشركات التي تصنع آلات أخرى. إحدى هذه الشركات، نورث ستار النظائر المشعة الطبية تحاول مدينة ماديسون بولاية ويسكونسن تطوير استخدام مسرع الإلكترون الخطي (LINAC) لتكوين أشعة XX، وتكون طاقة هذا الإشعاع عالية بما يكفي لتسبب انبعاث نيوترون من نواة الموليبدينوم وتحويلها وبهذه الطريقة يتحول إلى الموليبدينوم 99، والذي سيصبح بدوره ذرة التكنيشيوم. يمكن ترخيص مسرعات LINAC بسهولة أكبر من المفاعلات النووية، فهي تكلف أقل من السيكلوترونات ويمكنك بالفعل شراؤها "من على الرف" كما يقول كارل روس، عالم فيزياء متقاعد يعمل على المعجلات الخطية في مجلس البحوث الوطني الكندي. (شركة ابتكارات النظائر الكندية والتي ظهرت نتيجة للأبحاث الممولة من قبل ITAPP تتخذ نهجا مماثلا ولكنها ليست متقدمة).

ومع ذلك، على الرغم من جميع مزاياها، تنتج المسرعات الخطية القياسية تركيزات أقل من الموليبدينوم مقارنة بالمفاعلات. ولهذا السبب قامت شركة NorthStar بتطوير نظام جديد تمامًا لفصل التكنيشيوم 99م عن خليط نظائر الموليبدينوم التي تم الحصول عليها من مسرعات LINAC الخاصة بها. النظام الذي حصل على اللقب راديوجينيكس، يتدفق الخليط من خلال عمود من راتينج البوليمر الذي يمتص التكنيشيوم فقط. يمكن تشغيل نظائر الموليبدينوم من خلال دورة إنتاج جديدة، ويتم غسل التكنيتيوم المنقى من عمود الراتنج باستخدام محلول ملحي. وتأمل الشركة أن تتم الموافقة على النظام للاستخدام الطبي خلال عام 2017.

وهناك حل آخر، ربما هو الأكثر ثورية التي تم اقتراحها، يأتي من دفتر ملاحظات شاين للتقنيات الطبية في مونونا بولاية ويسكونسن، والتي تعتزم إنتاج الموليبدينوم 99 عن طريق القصف النيوتروني لخليط سائل من اليورانيوم منخفض التخصيب. تأتي النيوترونات من معجل LINAC الذي يطلق ذرات الديوتيريوم على ذرات التريتيوم. وهذان النظائر الثقيلة للهيدروجين، ويندمجان لتكوين ذرة أخرى، الهيليوم. وبعد الاندماج، يتم إطلاق النيوترون. وفي وقت لاحق، ضربت النيوترونات الهدف المصنوع من اليورانيوم منخفض التخصيب وتسببت في خضوعه لتفاعلات انشطارية أدت إلى تكوين الموليبدينوم 99. وتقول الشركة إن العملية تنتج الموليبدينوم 99 بتركيزات مماثلة للتركيزات التي تم الحصول عليها في الأنظمة الحالية لإنشاء النظير وفصل التكنيشيوم m99 ( ولأن عملية إنتاج الموليبدينوم تُعرف باسم "الحلب"، فقد حصلت الحاويات على لقب "أبقار مولي". في فبراير 2016، حصلت SHINE على موافقة من اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية مما يسمح لهم ببناء نظام الإنتاج الخاص بهم، ويأملون في البدء في تسليم النظير في عام 2020.

أسئلة السعر

لكن التكنولوجيا الذكية ليست ضمانة للنجاح. التكاليف سوف تلعب دورا رئيسيا هنا. ويقول بنار: "يجب أن يتم إنتاج المنتج بسعر تنافسي حتى تتمكن المستشفيات من شرائه".

وبالطرق التقليدية، يتراوح سعر جرعة التكنيشيوم 99م في أمريكا الشمالية بين 20 و25 دولارًا. والسعر أقل كثيراً من التكلفة الحقيقية للإنتاج، ويرجع ذلك جزئياً إلى أن الحكومات تغطي جزءاً كبيراً من سعر وقود المفاعلات، ومعالجة النفايات، والتكلفة الأصلية لبناء المفاعلات ذاتها. يقول شيفر: "لقد أصبحنا مدمنين على الوضع الذي تدعم فيه الحكومات أنشطتها". "هذا النموذج غير مستدام."

مع الانتقال إلى التقنيات الجديدة، التي ستكون السيطرة عليها وسلسلة التوريد أكثر خاصة ومحلية، يخطط المنتجون والحكومات لتسعير التكنيشيوم 99 مليونًا بحيث يغطي نفقات صيانة السلسلة بأكملها. وفقًا لشايفر، تستعد مستشفيات كولومبيا البريطانية لزيادة الأسعار بنسبة 40٪ في السنوات القادمة.

قد يساعد التسعير على أساس استرداد التكلفة الكاملة الشركات الناشئة على الانطلاق والبقاء واقفة على قدميها. لكن الشركات تواجه أيضًا توقعات متضاربة بشأن وضع السوق. فمن ناحية، قد تؤدي شيخوخة السكان في البلدان المتقدمة إلى زيادة الطلب على اختبارات القلب التي يتفوق فيها التكنيتيوم 99م، كما أن السوق الصينية تنمو بسرعة أيضًا.

ومن ناحية أخرى، وفقا لبيانات منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD)، في السنوات الأخيرة انخفض الطلب على التكنيشيوم 99m في العديد من البلدان. وما هو السبب؟ وقد شجع النقص الذي ساد في الفترة 2009-2010 المستشفيات على تقليل كمية التكنيشيوم في كل جرعة إشعاعية. تظل جودة الصور عالية بفضل التحسن في برامج التصوير. ولهذا السبب، تتوقع منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية أنه إذا كانت هناك مسرعات جديدة وأساليب جديدة عبر الإنترنت، فسوف يتطور فائض يؤدي إلى انخفاض الأسعار في عام 2021.

ومع ذلك، لا يزال الكثير من العاملين في هذا المجال غير مقتنعين بأنه سيتم الوصول إلى الطاقة الإنتاجية للمفاعلات البديلة في الوقت المخطط له. يقول بانر من وكالة السرطان في كولومبيا البريطانية: "إذا اعتمدنا فقط على عمال المناجم، فسنقع في المشاكل مرة أخرى". وفي رأيه، من أجل مواصلة التشخيص التصويري، يجب تعزيز التقنيات الجديدة.