(57)【要約】【課題】簡易な方法で放射性イットリウムを取得する。【解決手段】放射性廃液からストロンチウム（90Ｓｒ）を抽出するＳ１工程と、Ｓ１工程において抽出されたストロンチウムをターゲットとして陽子ビームをこれに照射するＳ２工程と、Ｓ２工程の陽子ビーム照射による生成物からイットリウム（90Ｙ）を抽出するＳ３工程とを実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器を用いて形成した陽子ビームを、90Ｓｒを少なくとも含むターゲット物質に照射することにより、90Ｙを生成することを特徴とする放射性イットリウムの生成方法。
【請求項２】
90Ｓｒを含むストロンチウム同位体とストロンチウム同位体以外の元素とを含む放射性廃棄物から、90Ｓｒを含むストロンチウム同位体を抽出して前記ターゲット物質を取得した後に、取得した前記ターゲット物質に前記陽子ビームを照射することを特徴とする請求項１に記載の放射性イットリウムの生成方法。
【請求項３】
前記ターゲット物質が88Ｓｒをさらに含んでおり、
90Ｙと共に88Ｙを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性イットリウムの生成方法。
【請求項４】
前記陽子ビームを形成する際に加速器が陽子に与える１個当たりのエネルギーが５ＭｅＶ（メガエレクトロンボルト）以上であることを特徴とする請求項２又は３に記載の放射性イットリウムの生成方法。
【請求項５】
前記ターゲット物質が88Ｓｒをさらに含んでおり、
前記陽子ビームを形成する際に加速器が陽子に与える１個当たりのエネルギーが、88Ｙが生成されない程度に小さく、且つ、90Ｙが生成される程度に大きいことを特徴とする請求項１に記載の放射性イットリウムの生成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の生成方法に従って、放射性医薬に用いる90Ｙを生成することを特徴とする放射性イットリウムの生成方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の生成方法に従って生成された放射性イットリウムを含むことを特徴とする放射性医薬。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性イットリウム、特に90Ｙの生成方法及びその生成物を利用した放射性医薬に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＺｒやＮｂに高速中性子を照射してイットリウム放射性同位体90Ｙを生成する方法として、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、例えば重水素線を３重水素に照射することで中性子を生成し、生成した中性子をさらにＺｒ等に照射する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、より簡易な方法で放射性イットリウムを取得する放射性イットリウムの生成方法及び放射性医薬を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の放射性イットリウムの生成方法は、加速器を用いて形成した陽子ビームを、90Ｓｒを少なくとも含むターゲット物質に照射することにより、90Ｙを生成する。
【０００７】
本発明によると、陽子ビームをターゲット物質に照射することで90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙ反応を生じ、これによって90Ｙを生成可能である。陽子の生成は、水素のプラズマ化等によるイオン源を用いる等、一般に容易である。また、本発明における陽子の加速器としては、例えば、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）用薬剤を製造するための医療用加速器を用いることが可能である。かかる医療用加速器は病院内に設置されて使用されるほど一般的である。さらに、かかる加速器で形成された陽子ビームをターゲット物質に直接照射することで済む。このため、従来と比べ、極めて簡易に放射性イットリウムを取得することが可能である。
【０００８】
また、本発明においては、90Ｓｒを含むストロンチウム同位体とストロンチウム同位体以外の元素とを含む放射性廃棄物から、90Ｓｒを含むストロンチウム同位体を抽出して前記ターゲット物質を取得した後に、取得した前記ターゲット物質に前記陽子ビームを照射することが好ましい。これによると、放射性廃棄物中の放射性ストロンチウムを処理することができる。
【０００９】
また、本発明においては、前記ターゲット物質が88Ｓｒをさらに含んでおり、90Ｙと共に88Ｙを生成してもよい。ターゲット物質が88Ｓｒを含んでいると、陽子ビーム照射による88Ｓｒ（ｐ，ｎ）88Ｙ反応で88Ｙが生成され得る。88Ｙは、電子捕獲及びβ+壊変し、その際にγ線を放射する。このγ線をガンマカメラ等のγ線検出器によって検出することで、本発明における放射性イットリウムを含む医薬等の位置を取得することが可能になる。
【００１０】
また、本発明においては、前記陽子ビームを形成する際に加速器が陽子に与える１個当たりのエネルギーが５ＭｅＶ（メガエレクトロンボルト）以上であることが好ましい。88Ｓｒ（ｐ，ｎ）88Ｙ反応のしきいエネルギーは５ＭｅＶより若干小さいからである。このため、加速器による加速エネルギーが５ＭｅＶ以上であることで、上記反応を確実に発生させ、88Ｙを生成することが可能となる。
【００１１】
また、本発明においては、前記ターゲット物質が88Ｓｒをさらに含んでおり、前記陽子ビームを形成する際に加速器が陽子に与える１個当たりのエネルギーが、88Ｙが生成されない程度に小さく、且つ、90Ｙが生成される程度に大きくてもよい。上記のとおり、88Ｓｒ（ｐ，ｎ）88Ｙ反応のしきいエネルギーは５ＭｅＶより若干小さい。一方、90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙ反応のしきいエネルギーはこれより小さい。したがって、加速器による加速エネルギーが、88Ｙが生成されない程度に小さく、且つ、90Ｙが生成される程度に大きいことにより、90Ｙのみを選択的に生成可能である。
【００１２】
また、本発明における放射性イットリウムの生成方法に従って、放射性医薬に用いる90Ｙを生成してもよい。また、本発明の放射性医薬は、本発明における放射性イットリウムの生成方法に従って生成された放射性イットリウムを含む。本発明により、放射性医薬を簡易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射性イットリウムの生成方法のフロー図である。
【図２】88Ｓｒ（ｐ，ｎ）88Ｙ反応の断面積の実験値及び理論値、並びに、90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙの理論値と陽子ビームの加速エネルギーとの関係を示すグラフである。グラフの縦軸は対数スケールで表現されている。
【図３】陽子ビームのターゲット物質からなる物体の一想定例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る放射性イットリウムの生成方法について説明する。本生成方法は、図１に示すように、放射性廃液からストロンチウムを抽出するＳ１工程と、Ｓ１工程において抽出されたストロンチウムをターゲットとして陽子ビームをこれに照射するＳ２工程と、Ｓ２工程の陽子ビーム照射による生成物からイットリウムを抽出するＳ３工程とを備えている。
【００１５】
Ｓ１工程において使用される放射性廃液は、原子力発電所の原子炉から排出される使用済み燃料の再処理工程で生じる。再処理工程では、再利用が可能なウランやプルトニウムが使用済み燃料から分離される。使用済み燃料からウラン等が分離された後の残りの部分からは、高レベル放射性廃液が生じる。高レベル放射性廃液には、セシウム、ストロンチウム等、核分裂生成物由来の複数種類の元素が多量に含まれている。高レベル放射性廃液中のストロンチウムは、放射性同位体である90Ｓｒの他、安定同位体である88Ｓｒを含んでいる。かかる放射性廃液からストロンチウムを抽出する抽出方法として、ろ過、シュウ酸等による沈殿、抽出剤を含有した樹脂性のカラムを用いたクロマトグラフィ等の化学的方法が適宜用いられる（参照文献１：『使用済燃料の再処理工程で生じる高レベル放射性廃液から抽出した９０Ｙを含有する医薬品及び医療機器に関する調査・検討』、日本原子力研究開発機構、２０１２）。これにより抽出されるストロンチウム（又は、その化合物。以降の工程において同様である）は、上記のとおり、90Ｓｒ及び88Ｓｒを含んでいる。抽出物中の90Ｓｒ及び88Ｓｒの原子数（原子の個数）の比は、一実施例でほぼ１：１である。Ｓ１工程において放射性廃液が用いられることにより、放射性廃棄物の処理促進に貢献する。
【００１６】
Ｓ２工程においては、加速エネルギーが５〜１０数ＭｅＶ（メガエレクトロンボルト）程度の陽子加速用の加速器が用いられる。陽子は、水素ガスに放電することによって水素をプラズマ化するイオン源等から供給される。加速器は、かかる陽子を加速するサイクロトロン又はリニアックを有している。かかる加速器として、例えば、ＰＥＴ用医薬の製造に用いられる住友重機械工業社製のサイクロトロンであるＣＹＰＲＩＳ（登録商標）  ＨＭ−１２が用いられてよい。Ｓ１工程において抽出されたストロンチウムをターゲット物質として加速器に設置する。そして、加速された陽子からなる陽子ビームをターゲット物質に照射する。ストロンチウムへの陽子ビームの照射によって起こり得る反応は、主に、88Ｓｒ（ｐ，ｎ）88Ｙ、及び、90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙである。なお、88Ｓｒ（ｐ,γ）89Ｙ反応や90Ｓｒ（ｐ,γ）91Ｙ反応も起こり得る。しかし、これらの反応断面積は上記反応と比べて極めて小さいため、本実施形態においてはこれらの反応が実質的に生じないこととしている。図２に示すように、前者の反応のしきいエネルギーＥ１は５ＭｅＶより若干小さく、後者の反応のしきいエネルギーＥ２はＥ１より小さい。したがって、入射エネルギー（加速エネルギー）が５ＭｅＶ以上である場合、ストロンチウムへの陽子ビーム照射による生成物は、90Ｙ及び88Ｙを含むこととなる。88Ｙをより確実に生成する観点では、入射エネルギーが６ＭｅＶ以上であることが好ましい。生成物中の90Ｙ及び88Ｙの原子数の比は、Ｓ１工程による抽出物中の90Ｓｒ及び88Ｓｒの原子数の比と、陽子の加速エネルギーに対する90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙ反応及び88Ｓｒ（ｐ，ｎ）88Ｙ反応の断面積（図２参照）の比による。例えば、加速エネルギーを５ＭｅＶ以上の範囲においてさまざまに変化させることにより、ストロンチウムへの陽子ビーム照射による生成物における90Ｙ及び88Ｙの原子数の比又は１秒当たりのそれぞれの生成数をさまざまに調整できる。
【００１７】
上記のとおり、しきいエネルギーＥ１は５ＭｅＶより若干小さく、しきいエネルギーＥ２はＥ１より小さい。このことから、加速エネルギーをＥ２〜Ｅ１の範囲のいずれかに調整することによって、つまり、加速エネルギーを88Ｙが生成されない程度に小さく、且つ、90Ｙが生成される程度に大きくすることによって、90Ｙを選択的に生成してもよい。この場合、Ｓ２工程において使用する加速器として、加速エネルギーがＥ２〜Ｅ１となるものが用いられる。なお、少なくとも90Ｙを生成するための加速エネルギーの条件はＥ２より大きいことである。
【００１８】
Ｓ３工程においては、Ｓ２工程の生成物からイットリウムを抽出する。抽出方法は、溶媒抽出や、抽出剤を含有した樹脂性のカラムを用いたクロマトグラフィ等の化学的方法が適宜用いられることによる（参照文献１）。これにより抽出されるイットリウム（又は、その化合物。以降の工程において同様である）は、上記のとおり、90Ｙ及び88Ｙを含んでいる。
【００１９】
90Ｙは、90Ｚｒにβ壊変する。このときに放射されるβ線が、特定の悪性リンパ腫に対する放射線治療に用いられている。この治療において、90Ｙは、マウス型モノクローナル抗体であるイブリツモマブにキレート剤であるチウキセタンを共有結合させた修飾抗体に標識される。イブリツモマブは、腫瘍細胞の表面に発現したＣＤ２０抗原に選択的に結合する抗体である。90Ｙで標識されたかかる抗体を含有する放射性医薬が患者に投与される。患者の体内において腫瘍細胞の抗原に抗体が結合すると、抗体に標識された90Ｙからのβ線が腫瘍細胞に有効に作用する。このように、Ｓ３工程において抽出されるイットリウムは、90Ｙを含むことで、治療用の医薬として用いることが可能である。
【００２０】
Ｓ３工程において抽出されたイットリウムが上記の治療に用いられる場合、抗体には90Ｙと共に88Ｙも標識されることになる。88Ｙは、電子捕獲及びβ+壊変により88Ｓｒになる。このとき、８９８ｋｅＶ（キロエレクトロンボルト）及び１８３６ｋｅＶのγ線が放射される。このγ線をガンマカメラで撮像することで、患者に投与された抗体の体内分布を取得できる。また、88Ｙがβ+壊変を伴う放射性同位体であることから、陽電子放出放射性同位体で標識された化合物を用いるＰＥＴ用薬剤への応用が可能である。このように、Ｓ３工程において抽出されるイットリウムは、88Ｙを含むことで、診断用の医薬として用いることが可能である。
【００２１】
以上説明した放射性イットリウムの生成方法により、90Ｙを簡易且つ迅速に生成することが可能である。その理由は以下のとおりである。
【００２２】
加速器による陽子ビーム照射のターゲットとして、図３に示すターゲット１を想定する。ターゲット１は、Ｓ１工程によって取得されたストロンチウムの単体からなる物体における陽子ビームが照射される範囲に相当する円筒部分である。ターゲット１は、物体の厚みに沿った方向が陽子ビームの照射方向に沿って設置されるものとする。円筒の半径は陽子ビームの幅に相当する。Ｓ１工程によって取得されたストロンチウムにおける90Ｓｒ及び88Ｓｒの原子数の比は１：１とする。ターゲット１の円筒の高さは０．０５ｃｍ、円筒の半径は０．０００１ｃｍ（１μｍ）とする。このとき、ターゲット１の体積は１．５７＊１０-9ｃｍ3である。ストロンチウムの密度は２．６ｇ／ｃｍ3であり、このうち、90Ｓｒの密度はそのほぼ半分であるため、１．３ｇ／ｃｍ3となる。これらより、ターゲット１中の90Ｓｒの原子数は１．３７＊１０13個となる。
【００２３】
次に、加速器の条件は、電流値１５０μＡ、加速エネルギー６〜１０ＭｅＶとする。当該加速エネルギーの範囲は、図２に示すように、90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙ反応の断面積が約０．３ｂ（バーン）から最大値である約０．４ｂまでとなる範囲である。陽子ビームの電流値１５０μＡは、陽子ビームの照射方向と直交する平面を１秒あたりに通過する陽子数が９．３６＊１０14個であることに相当する。ビーム出力（上記１秒当たりの通過陽子数＊加速エネルギー）は最大１．５ｋＷである。かかる条件に基づく陽子ビームの形成は、例えば、上述のＣＹＰＲＩＳ（登録商標）  ＨＭ−１２を用いて実現可能である。本装置は、ＰＥＴ用の放射性同位体を生成するために用いられ、病院内に設置されるほど一般的な装置である。
【００２４】
ターゲット１に入射する１陽子当たりの反応数をＹとすると、以下のように表される。ここで、σは断面積、ρは90Ｓｒの密度、ＮAはアボガドロ数、ＡTは90Ｓｒの質量数、ｘはターゲット１の高さ（陽子ビームの照射方向に関する厚み）である。
（数式１）
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【００２５】
上記の通り、加速エネルギー６〜１０ＭｅＶのとき、90Ｓｒ（ｐ，ｎ）90Ｙ反応の断面積は０．３〜０．４ｂ程度となる。よって、σ＝０．３ｂとする。このとき、上記式より、Ｙ〜１．３０＊１０-4となる。これにより、当該加速エネルギーの陽子ビームの照射による１秒当たりの反応数をＹtotとするとき、Ｙtot＝Ｙ＊９．３６＊１０14〜１．２２＊１０11となる。
【００２６】
一方、90Ｙの必要量に相当する放射能をＡ90Yとするとき、当該必要量に相当する90Ｙの原子数Ｎ90Yは以下のように表される。ここで、Ｔ1/2は90Ｙの半減期であり、Ｔ1/2＝２．３０＊１０5［秒］（６４．０時間）である。
（数式２）
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【００２７】
例えば、90Ｙが上述の放射線治療に用いられるとすると、90Ｙの最大投与量は１．１８４ＧＢｑ（ギガベクレル）とのことである（参照文献１）。かかる投与量に基づき、Ａ90Y＝２．０＊１０9［Ｂｑ］と想定すると、Ｎ90Y＝６．６４＊１０14となる。したがって、かかる必要量の90Ｙを生成するために必要な時間をＴとすると、Ｔ＝Ｎ90Y／Ｙtot＝５．４４＊１０3［秒］となる。つまり、１回の投与に必要な量の90Ｙを生成するのに必要な時間は約９０分であり、この必要時間は、例えばＴ1/2より十分小さい。このように、本方法によると迅速に90Ｙを生成できることがわかる。また、ＰＥＴ用核種を生成できる程度の加速エネルギーの一般的な加速器を用いることで、上記所要時間で90Ｙを生成できる。つまり、簡易且つ迅速に90Ｙを生成できる。
【００２８】
また、本放射性イットリウムの生成方法によると、90Ｙと共に88Ｙが生成される。この88Ｙにより、生成された放射性イットリウムが上述の放射線治療に用いられた際、88Ｙの放射能による人体への影響を比較的抑制しつつ抗体の体内分布を取得することができる。その理由は以下のとおりである。
【００２９】
まず、88Ｙの生成数Ｎ88Yが90Ｙの生成数Ｎ90Yと同じであるとすると、90Ｙの放射能Ａ90Yが２ＧＢｑであるのに対し、88Ｙの放射能Ａ88Yは、下記の通り５０ＭＢｑ（メガベクレル）である。ここで、Ｔ’1/2は88Ｙの半減期であり、Ｔ’1/2＝９．２１＊１０6［秒］（１０６．６日）である。したがって、生成直後の88Ｙの放射能は、90Ｙの放射能の１／４０である。
（数式３）
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【００３０】
次に、Ｓ３工程後、抽出した放射性イットリウムを用いた製薬工程から患者への投薬工程を経て患者からの排出までを１０日間と仮定すると、排出時の88Ｙ及び90Ｙの放射能Ａ’88Y及びＡ’90Yはそれぞれ以下のとおりとなる。なお、Ｔｘ＝８．６４＊１０5［秒］（１０日）である。したがって、排出時の88Ｙの放射能は90Ｙの放射能の１／３であり、人体への影響は比較的小さいと考えられる。
（数式４）
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（数式５）
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【００３１】
以上より、88Ｙの放射能による人体への影響を比較的抑制しつつ、88Ｙの電子捕獲及びβ+壊変時に放射されるγ線の検出により、抗体の体内分布を取得することができる。放射性イットリウムを標識した抗体による放射線治療に当たっては、あらかじめ、放射性インジウムを標識した抗体の投与及びガンマカメラによる撮像により、放射性イットリウムを標識した抗体の投与の適格性が判定される。しかしながら、仮に、放射性インジウムを標識した抗体分布に関するガンマカメラによる撮像に基づき上記適格性が認められたとしても、その後に放射性イットリウムを標識した抗体を投与した場合にその抗体分布が放射性インジウムを標識した抗体分布と完全に一致するとは限らない。このような場合に、本方法によって生成された90Ｙ及び88Ｙの両方を標識した抗体を使用することにより、放射性イットリウムを標識した抗体を投与した場合の実際の適格性をその抗体分布に関するガンマカメラ撮像に基づいて直接確認することが可能になる。
【００３２】
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の放射性イットリウムの生成方法は、がん治療で用いられる放射性同位体の生成方法として利用できる。がん治療で用いられる放射性イットリウムは、現在、欧州で高レベル放射性廃液から抽出されたものが日本国内に輸入されており、非常に高価である。本発明によると、簡易且つ安価に放射性イットリウムを生成できる。また、放射性廃棄物を用いるため、その処理促進に貢献する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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