Exploração dos efeitos radiobiológicos da terapia com radionuclídeos emissores de partículas β− e α

Abstract

Introdução: A terapia com radionuclídeos emissores de partículas β⁻ e α constitui uma das abordagens em Medicina Nuclear que tem crescido nos últimos anos. O primeiro uso clínico documentado de radionuclídeos em medicina ocorreu em 1936, quando John H. Lawrence realizou a aplicação terapêutica do fósforo-32 (³²P) no tratamento de leucemia. Metodologia: Realizou-se uma revisão sistemática da literatura de natureza qualitativa e descritiva, de acordo com as diretrizes PRISMA. A pesquisa foi realizada em bases de dados como a Biblioteca Virtual em Saúde (BVS) e o PubMed, o Google Académico (motor de busca). Foram utilizadas palavras-chave conjugadas entre si através das lógicas booleanas (Radiobiology) or (DNA Breaks) and (Radionuclide therapy); (Radiobio-logy) and (Radionuclide therapy) or (Alpha particles) and (Beta negative particles) e foi aplicado um filtro temporal entre 2020 e 2025. Foram selecionados 45 estudos que abordaram parâmetros físicos, mecanismos de dano ao DNA (Deoxyribonucleic Acid- Ácido Desoxirribonucleico) e resposta terapêutica e foram excluídos os trabalhos duplicados, estudos não relacionados ao tema, publicações não disponíveis, artigos com foco em diagnóstico por imagem e estudos com radionuclídeos com outros tipos de emissões que não β⁻ e α. Resultados: Os emissores β⁻, como o ¹⁷⁷Lu, o ¹³¹I e o ⁹⁰Y, apresentam baixa transferência linear de energia, um alto alcance tecidual e efeito crossfire, sendo adequados para tumores de grandes dimensões. Já os emissores α, como o ²²³Ra, o ²²⁵Ac e o ²¹²Pb, possuem uma elevada transferência linear de energia, um curto alcance tecidual, o que produz quebras duplas de cadeia e apoptose celular direta. Os Efeitos radiobiológicos dessas partículas são determinados por fatores biológicos como: a transferência linear de energia, a distribuição subcelular, a especificidade molecular, o ciclo celular, a radiossensibilidade, os mecanismos de reparação do DNA, a dose absorvida, a taxa de dose, a oxigenação tecidual, o volume alvo, a heterogeneidade tumoral e o microambiente tumoral. Conclusão: Conclui-se que os radionuclídeos emissores de partículas α possuem maior citotoxicidade e independência da oxigenação tecidual, sendo indicados para micrometástases e tumores resistentes, enquanto os emissores β⁻ promovem distribuição homogénea da dose em tumores volumosos. A compreensão destes efeitos radiobiológicos é essencial para otimizar a dosimetria e personalizar as terapias com radionuclídeos em oncologia.

Abstract: Introduction: Radionuclide therapy using β⁻ and α particle emitters has become one of the fastest-growing approaches in Nuclear Medicine in recent years. The first docu-mented clinical use of radionuclides in medicine occurred in 1936, when John H. Law-rence performed the therapeutic application of phosphorus-32 (³²P) in the treatment of leukemia. Methodology: A systematic literature review of a qualitative and descriptive nature was conducted following PRISMA guidelines. The search was carried out in databases such as the Virtual Health Library (VHL), PubMed, and Google Scholar. Keywords were combined using Boolean logic operators: (Radiobiology) or (DNA Breaks) and (Radio-nuclide therapy); (Radiobiology) and (Radionuclide therapy) or (Alpha particles) and (Beta negative particles). A time filter from 2020 to 2025 was applied. A total of 45 studies addressing physical parameters, DNA (Deoxyribonucleic Acid) damage mecha-nisms, and therapeutic response were selected. Duplicates, unrelated studies, unavail-able publications, imaging-focused articles, and studies involving radionuclides with emissions other than β⁻ and α were excluded. Results: β⁻ emitters such as ¹⁷⁷Lu, ¹³¹I, and ⁹⁰Y exhibit low Linear Energy Transfer (LET), high tissue range, and crossfire effects, making them suitable for large tumors. Conversely, α emitters such as ²²³Ra, ²²⁵Ac, and ²¹²Pb present high LET and short tissue range, leading to double strand breaks and direct cellular apoptosis. The radiobiologi-cal effects of these particles are influenced by several biological factors, including LET, subcellular distribution, molecular specificity, cell cycle, radiosensitivity, DNA repair mechanisms, absorbed dose, dose rate, tissue oxygenation, target volume, tumor het-erogeneity, and the tumor microenvironment. Conclusion: α-particle–emitting radionuclides demonstrate higher cytotoxicity and reduced dependence on tissue oxygenation, making them more suitable for microme-tastases and resistant tumors, while β⁻ emitters provide homogeneous dose distribu-tion in large tumor masses. Understanding these radiobiological effects is essential to optimize dosimetry and personalize radionuclide therapies in oncology.