Tracer

von englisch: trace - Spur
Englisch: tracer, radioactive tracer, radiotracer, radioactive label

Definition

Tracer sind mit radioaktiven Stoffen markierte Substanzen, die in der Nuklearmedizin als Radiopharmaka zu diagnostischen Zwecken eingesetzt werden. Sie bestehen aus einem Molekül, das in spezifischen Organen oder Geweben angereichert wird, und einem Radionuklid bzw. radioaktivem Isotop, das die Messung der Anreicherung ermöglicht.

Nomenklatur

Im erweiterten Sinn wird manchmal auch bei therapeutisch angewendeten Radiopharmaka von "Tracern" gesprochen, obwohl das semantisch fragwürdig ist. Besser ist hier der Begriff Strahlentherapeutika.

Hintergrund

Tracer nehmen an physiologischen oder pathologischen Vorgängen des Organismus teil, die auf diese Weise visualisiert bzw. semiquantitativ erfasst werden können. Bei einigen Tracern steht die Verstoffwechselung im Vordergrund (z.B. Glukose), bei anderen die Verteilung in bestimmten Körperkompartimenten (z.B. Albumin). Entsprechend kann man sie verwenden, um die Intensität von Stoffwechselvorgängen zu erfassen und/oder die Verteilung des Tracers in einem Organ zu registrieren.

Grundlagen

Bei Tracern werden einzelne Atome in einem Molekül durch korrelierende Radionuklide ersetzt. Dieser Prozess wird auch als "Labelling" bezeichnet. Zum Beispiel wird im Glukosemolekül eine Hydroxygruppe am C2-Atom durch das Isotop Fluor-18 (¹⁸F) ersetzt, wodurch ¹⁸F-Fluordesoxyglucose entsteht.

Die verwendeten Radionuklide unterliegen einem raschen radioaktiven Zerfall. Die physikalische Halbwertzeit von ¹⁸F beträgt beispielsweise nur 109,8 Minuten. Die beim Zerfall freiwerdende Strahlung wird von empfindlichen Teilchendetektoren wie Szintillatoren oder Ionisationsdetektoren erfasst und mit einem angeschlossenen Computer ausgewertet.

Verwendete Radionuklide

Zu den in der Nuklearmedizin verwendeten Isotopen zählen u.a.:

Isotop	Kürzel	Halbwertzeit (ca.)
Kohlenstoff-11	¹¹C	20 min
Stickstoff-13	¹³N	10 min
Sauerstoff-15	¹⁵O	2 min
Fluor-18	¹⁸F	110 min
Technetium-99 (metastabil)	^99mTc	6 h
Iod-123	¹²³I	13,2 h

Das derzeit (2024) in der Medizin am häufigsten verwendete Isotop ist das metastabile ^99mTechnetium, z.B. in Form von Tc-99m-MIBI. Dieses sendet für etwa 6 Stunden langwellige energiereiche Gamma-Strahlung aus, die zur Detektion verwendet wird. Dabei wandelt sich ^99mTc in ⁹⁹Tc um, das nur weiche Beta-Strahlung emittiert, die für den Organismus weniger gefährlich ist.

Klinik

Untersuchungsverfahren, bei denen Tracer in der klinischen Diagnostik zum Einsatz kommen, sind die Szintigraphie, die Positronenemissionstomographie (PET) und die FDG-PET.

Forschung

In der biochemischen Grundlagenforschung werden Tracer eingesetzt, um metabolische Prozesse zu klären, z.B. Tritium (3H), Phosphor-32 (³²P) oder Schwefel-35 (³⁵S). Die chemischen Eigenschaften der Stoffe werden durch die Isotopenmarkierungen sehr wenig bis gar nicht verändert, sodass der Stoffwechselweg unbeeinflusst bleibt.