Τα μικροεπιθέματα που προσκολλώνται σε μακροφάγους επιτρέπουν στη μαγνητική τομογραφία να ανιχνεύει τη φλεγμονή του εγκεφάλου - Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation-physics-world.jpg" data-caption="Συγκρίνοντας την αντίθεση Αντιπροσωπευτικοί χάρτες μαγνητικής τομογραφίας χοίρων ελέγχου και χοίρων με ήπια τραυματική εγκεφαλική βλάβη (mTBI) με ένεση M-GLAM ή το εμπορικό σκιαγραφικό Gadavist. Το διακεκομμένο τετράγωνο υποδεικνύει την πλάγια κοιλία και το χοριοειδές πλέγμα, που σχηματίζουν την περιοχή ενδιαφέροντος. (Ευγενική προσφορά: Wang et al. Sci. Μετάφρ. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- detect-brain-inflammation-physics-world.jpg”>

Ένας «ζωντανός παράγοντας αντίθεσης» θα μπορούσε να βοηθήσει στη διάγνωση ήπιας τραυματικής εγκεφαλικής βλάβης (TBI) όταν η συμβατική μαγνητική τομογραφία (MRI) δεν δείχνει δομικές αλλαγές, λένε ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών.

Οι ερευνητές φόρτωσαν γαδολίνιο, ένα τυπικό σκιαγραφικό παράγοντα μαγνητικής τομογραφίας, σε μικρομπαλώματα με βάση υδρογέλη που προσκολλώνται στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος και σε προκλινικές μελέτες οραματίστηκαν φλεγμονή σε χοίρους με ήπιο TBI. Τελικά, αναμένουν ότι η τεχνολογία θα αυξήσει τον αριθμό των διαγνωσμένων ήπιων περιπτώσεων TBI και θα βελτιώσει τη φροντίδα των ασθενών.

«Εάν κάποιος πέσει ή έχει ήπια πρόσκρουση στο κεφάλι, μπορεί να μην υπάρχει ανιχνεύσιμη αλλαγή στη δομή του εγκεφάλου, αλλά ο εγκέφαλος μπορεί να έχει υποστεί σημαντική βλάβη που μπορεί να εκδηλωθεί με την πάροδο του χρόνου. Οι ύποπτοι ασθενείς με ΤΒΙ ενημερώνονται ότι φαίνεται εντάξει, μόνο για να μάθουν ότι οι ανεπιθύμητες ενέργειες εμφανίζονται [αργότερα]», λέει Σαμίρ Μητραγκότρι, το εργαστήριο του οποίου διεξήγαγε τη μελέτη. "Αυτό ήταν λοιπόν το κίνητρο - μπορούμε να αναπτύξουμε έναν πιο ευαίσθητο τρόπο για να ανιχνεύσουμε την ήπια TBI;" Η ανάπτυξη της τεχνολογίας έγινε από τη Lily Li-Wen Wang, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Μητραγότρι Lab. Η πραγματογνωμοσύνη της μαγνητικής τομογραφίας παρασχέθηκε από Ρεμπέκα Μάνιξ από το Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης και την ομάδα της.

Οτοστόπ με τους επαγγελματίες που τρώνε το ανοσοποιητικό σύστημα

Δεδομένου ότι το ανοσοποιητικό σύστημα γνωρίζει ότι ο εγκέφαλος έχει τραυματιστεί, ακόμη και με «μικρά» τραύματα, οι ερευνητές αναζήτησαν έναν παράγοντα αντίθεσης που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση των κυττάρων του ανοσοποιητικού. Διατηρούν μακροφάγα, λευκά αιμοσφαίρια που είναι άφθονα, κινητά και, μεταξύ των άλλων λειτουργιών τους στο ανοσοποιητικό σύστημα, στρατολογούνται σε σημεία φλεγμονής και καταπίνουν μικροοργανισμούς.

«Τα μακροφάγα είναι διαβόητα επειδή τρώνε ό,τι τους δεσμεύει – αυτοί είναι επαγγελματίες που τρώνε», εξηγεί ο Mitragotri. «Βάλαμε μια ετικέτα στα μακροφάγα έτσι ώστε τα μακροφάγα να φαίνονται στην μαγνητική τομογραφία».

Οι ερευνητές ονόμασαν την τεχνολογία που προσκολλάται σε μακροφάγους ανισότροπα μικροεπιθέματα, ή M-GLAM, φορτωμένα με Gd(III). Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, τα M-GLAM προσκολλώνται σε μακροφάγους και μπαίνουν στον τραυματισμένο εγκέφαλο. Επειδή τα GLAM επισημαίνονται με γαδολίνιο, οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν μαγνητική τομογραφία για να δουν πού εμφανίζονται τα μακροφάγα στον εγκέφαλο.

«Οι μακροφάγοι θα εντοπιστούν οπουδήποτε βρίσκεται η φλεγμονή στον εγκέφαλο, ώστε να μπορείτε να δείτε τη θέση της φλεγμονής. Ο πρωταρχικός στόχος, ωστόσο, είναι να δούμε εάν υπάρχει φλεγμονή. το δευτερεύον ερώτημα είναι πού, γιατί τις περισσότερες φορές στην περίπτωση της ήπιας ΚΒΙ, ούτε η πρώτη ερώτηση απαντάται», λέει ο Μητραγκότρι.

Οι ερευνητές εξέτασαν τον παράγοντα αντίθεσης με ένεση GLAM σε ποντίκια και χοίρους σε δόση ενός ή περισσότερων GLAM ανά μακροφάγο. Σε αντίθεση με το Gadavist, ένα εμπορικό σκιαγραφικό με βάση το γαδολίνιο, τα M-GLAM δεν προκάλεσαν ανεπιθύμητες αντιδράσεις ή τοξικότητα και παρέμειναν στο σώμα των ζώων για περισσότερες από 24 ώρες προτού απομακρυνθούν από το ήπαρ και τα νεφρά. Σε ένα μοντέλο τραυματισμού εγκεφάλου χοίρου, παρατήρησαν M-GLAM στο χοριοειδές πλέγμα, μια περιοχή του εγκεφάλου που βοηθά στη στρατολόγηση ανοσοκυττάρων μέσω του φραγμού αίματος-εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Το Gadavist, το οποίο απομακρύνεται γρήγορα από το σώμα, δεν εντοπίστηκε σε σημεία φλεγμονής του εγκεφάλου.

Η συγκέντρωση ιόντων γαδολινίου στα GLAM είναι αρκετά υψηλή ώστε σε μελέτες σε ζώα, οι ερευνητές μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν 500 έως 1000 φορές χαμηλότερη δόση γαδολίνιου σε σχέση με αυτή στο Gadavist. Αναγνωρίζουν ότι τα M-GLAM θα ​​πρέπει να δοκιμάζονται σε περισσότερα ζώα και ότι τα M-GLAM θα ​​μπορούσαν να μεταναστεύσουν σε σημεία φλεγμονής που δεν σχετίζονται με ήπια TBI.

Προετοιμασία και χαρακτηρισμός GLAM

Το γαδολίνιο λειτουργεί ως παράγοντας αντίθεσης MRI όπου υπάρχει επαφή με νερό (τα σήματα μαγνητικής τομογραφίας T1 απαιτούν αλληλεπιδράσεις πρωτονίου νερού-Gd(III). Έτσι, σε αντίθεση με τα περισσότερα πολυμερή που χρησιμοποιούνται για βιοϊατρικές εφαρμογές, τα οποία είναι υδρόφοβα και μη πορώδη, ένα GLAM είναι πορώδες και υδρόφιλο - μια υδρογέλη σε σχήμα δίσκου που συνδέεται με ένα μακροφάγο όταν το μακροφάγο προσπαθεί να φάει υαλουρονικό οξύ στην υδρογέλη.

Το μακροφάγο αποτυγχάνει σε αυτή την προσπάθεια επειδή το GLAM έχει σχήμα δίσκου (ότι τα μακροφάγα δεν μπορούν να φάνε σε σχήμα δίσκου και άλλα ανισότροπα σωματίδια ανακαλύφθηκε από τους ερευνητές κατά τη διάρκεια μιας άλλης μελέτης). Τελικά, τα GLAM συνδέονται με μακροφάγα χωρίς να επηρεάζουν τη μετανάστευση των μακροφάγων ή άλλες λειτουργίες.

Η φορητή συσκευή χρησιμοποιεί φασματοσκοπία αμφιβληστροειδούς ασφαλούς για τα μάτια για τη διάγνωση εγκεφαλικής βλάβης

«Η πραγματική διαδικασία [κατασκευής GLAM] αποδείχτηκε αρκετά εμπλεκόμενη», λέει ο Mitragotri. «Η ομάδα μας εργάστηκε επιμελώς για μερικά χρόνια για να πετύχει τη μέθοδο προετοιμασίας». Το τρέχον πρωτόκολλο κατασκευής περιλαμβάνει την ανάμειξη τροποποιημένου γαδολινίου και υαλουρονικού οξέος, την έκχυση του υγρού σε μια γκοφρέτα με φρεάτια μέσα και την περιστροφή της γκοφρέτας για να γεμίσει ομοιόμορφα τα καλούπια. Το λαμπερό υπεριώδες φως στα περιστρεφόμενα καλούπια συνδέει τις πολυμερείς αλυσίδες και σχηματίζει ένα στερεό GLAM.

Οι μελλοντικές εργασίες περιλαμβάνουν λεπτομερείς μελέτες κινητικής και δοσοαπόκρισης των M-GLAM στον εγκέφαλο και την πρόοδο της τεχνολογίας στον άνθρωπο, όπου οι εφαρμογές περιλαμβάνουν διάγνωση και πιθανώς ακόμη και θεραπεία ήπιας ΤΒΙ, καρκίνων και αυτοάνοσων καταστάσεων.

Αυτή η έρευνα δημοσιεύεται στο Science Translational Medicine.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/