Il trattamento radiometabolico dei NET in fase avanzata, prevede l'uso di sorgenti radioattive introdotte nell'organismo per via parenterale, orale o loco-regionale. Esso consiste nella somministrazione sistemica di un analogo della somatostatina modificato e opportunamente radiomarcato. La base biomolecolare di questa terapia consiste nell'irradiazione selettiva delle cellule tumorali, da parte della radioattività trasportata all'interno della cellula tumorale, in seguito all'internalizzazione del complesso formato dal recettore della somatostatina e dal radio-analogo.
La terapia radiorecettoriale viene generalmente somministrata nei tumori neuroendocrini metastatici o non operabili, localmente avanzati, soprattutto quelli del tratto gastro-enteropancreatico, classificati, secondo la recente classificazione WHO 2010, come G1 o G2 (ben o moderatamente differenziati, a seconda dell'indice di proliferazione, Ki67), sia che siano funzionanti che non funzionanti. Generalmente la terapia viene iniziata dopo una progressione alla terapia con gli analoghi della somatostatina o nella malattia inoperabile.
Quando è possibile, è bene far precedere la terapia radiorecettoriale da una citoriduzione, chirurgica o attraverso la chemioembolizzazione, allo scopo di trattare con la terapia radiometabolica le lesioni più piccole possibili. In altri casi la terapia radiorecettoriale viene somministrata in un contesto nel quale è impossibile effettuare un trattamento citoriduttivo. In questo caso la somministrazione della terapia radio recettoriale ha lo scopo di controllare l'eventuale sindrome endocrina associata, di controllare la crescita tumorale o anche di indurre quando possibile una citoriduzione tale da portare le lesioni entro i parametri di operabilità. La terapia radiorecettoriale con 90Y-DOTATOC e 177Lu-DOTATATE riporta un tempo mediano alla progressione durevole, superiore a 30 mesi in lavori recenti. È stato inoltre dimostrato che i pazienti che effettuano questa terapia e ne ricavano una stabilizzazione o una risposta obiettiva (che rappresentano circa il 75% dei pazienti trattati) presentano un impatto notevole e significativo sulla sopravvivenza, con un guadagno che è stato stimato come variabile dai 40 ai 72 mesi rispetto a tutte le altre terapie disponibili.