マクロファージ付着マイクロパッチにより、MRI による脳炎症の検出が可能 – 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="コントラストを比較してみる 対照豚と、M-GLAM または市販の造影剤ガダビストを注射された軽度の外傷性脳損傷 (mTBI) を有する豚の代表的な MRI マップ。点線の四角は、関心領域を形成する側脳室と脈絡叢を示します。 （提供：王 他。科学。翻訳。医学。 16 eadk5413 (2024))” title=”クリックするとポップアップで画像が開きます” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-脳炎症の検出-物理学-世界.jpg”>

ハーバード大学の研究者らは、従来の磁気共鳴画像法（MRI）では構造変化が見られない場合、「生きた造影剤」が軽度の外傷性脳損傷（TBI）の診断に役立つ可能性があると発表した。 工学部応用科学科.

研究者らは、標準的なMRI造影剤であるガドリニウムを、免疫細胞に付着するヒドロゲルベースのマイクロパッチに充填し、前臨床研究で軽度の外傷性脳損傷を患うブタの炎症を可視化した。最終的には、この技術により軽度の外傷性脳損傷と診断される症例の数が増加し、患者ケアが改善されると彼らは期待しています。

「誰かが転倒したり、軽い頭部衝撃を受けた場合、脳の構造に検出可能な変化はないかもしれませんが、脳は依然として重大な損傷を受けている可能性があり、それは時間の経過とともに現れる可能性があります。外傷性脳損傷の疑いのある患者は、見た目は大丈夫だと言われますが、[後で]副作用が現れることがわかります」と述べています。 サミール・ミトラゴトリ、その研究室が研究を実施しました。 「それが動機でした。軽度の外傷性脳損傷を検出する、より高感度な方法を開発できないでしょうか?」この技術の開発は、大学院生のリリー・リーウェン・ワン氏が主導しました。 ミトラゴトリ研究所。 MRI の専門知識は以下によって提供されました。 レベッカ・マニックス ボストン小児病院とそのチームから。

免疫系のプロの食家たちとヒッチハイク

たとえ「軽度の」外傷であっても、免疫系は脳が損傷したことを認識しているため、研究者らは免疫細胞の検出に使用できる造影剤を探していました。それらは、免疫系における他の機能の中でも特に、豊富で可動性のある白血球であるマクロファージに狙いを定め、炎症部位に動員されて微生物を飲み込みます。

「マクロファージは、自分に結びつくものを何でも食べることで有名です。マクロファージはプロの食べる人なのです」とミトラゴトリ氏は説明する。 「マクロファージをMRIで確認できるように、マクロファージにラベルを付けました。」

研究者らはこの技術をマクロファージ接着Gd(III)搭載異方性マイクロパッチ（M-GLAM）と名付けた。その名前が示すように、M-GLAM はマクロファージに付着し、損傷した脳に乗り込みます。 GLAM はガドリニウムでタグ付けされているため、研究者は MRI を使用してマクロファージが脳内のどこに現れるかを確認できます。

「マクロファージは脳内の炎症がある場所に局在するので、炎症の場所がわかります。ただし、主な目的は炎症があるかどうかを確認することです。軽度の外傷性脳損傷の場合、ほとんどの場合、最初の質問ですら答えられないため、第二の質問はどこにあるのかということです」とミトラゴトリ氏は言う。

研究者らは、マクロファージ当たり24つ以上のGLAMの用量でマウスとブタにGLAMを注射することによって造影剤をテストした。市販のガドリニウムベースの造影剤であるガダビストとは異なり、M-GLAM は副作用や毒性を引き起こさず、肝臓と腎臓によって除去されるまで XNUMX 時間以上動物の体内に残留しました。ブタの脳損傷モデルで、彼らは、血液脳脊髄液関門を通って免疫細胞を動員するのを助ける脳の領域である脈絡叢におけるM-GLAMを観察した。ガダビストは体から急速に除去されるが、脳の炎症部位には局在しなかった。

GLAM 中のガドリニウム イオンの濃度は十分に高いため、研究者らは動物実験で、Gadavist に比べて 500 ～ 1000 倍低い用量のガドリニウムを使用することができました。彼らは、M-GLAM がより多くの動物で検査されるべきであること、および M-GLAM が軽度の外傷性脳損傷とは無関係の炎症部位に移動する可能性があることを認めています。

GLAM の調製と特性評価

ガドリニウムは、水と接触する場所では MRI 造影剤として機能します (T1 MRI 信号には水プロトンと Gd(III) の相互作用が必要です)。そのため、疎水性で非多孔質である生物医学用途に使用されるほとんどのポリマーとは異なり、GLAM は多孔質で親水性であり、マクロファージがハイドロゲル内のヒアルロン酸を食べようとしたときにマクロファージに結合する円盤状のハイドロゲルです。

GLAM は円盤状であるため、マクロファージはこの試みに失敗します (マクロファージは円盤状粒子や他の異方性粒子を食べることができないことは、別の研究の過程で研究者によって発見されました)。最終的に、GLAM はマクロファージの遊走や他の機能に影響を与えることなくマクロファージに結合します。

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「[GLAM 製造の] 実際のプロセスは、非常に複雑であることが判明しました」とミトラゴトリ氏は言います。 「私たちのチームは、準備方法をすべて確立するために数年間非常に熱心に働きました。」現在の製造プロトコルには、修飾ガドリニウムとヒアルロン酸を混合し、その液体をウェルのあるウェーハに注ぎ、ウェーハを回転させて金型を均一に充填することが含まれます。回転させたモールドに UV 光を当てるとポリマー鎖が架橋され、固体の GLAM が形成されます。

今後の研究には、脳内のM-GLAMの詳細な動態研究と用量反応研究、およびヒトにおける技術の進歩が含まれており、その応用には軽度の外傷性脳損傷、がん、自己免疫疾患の診断、さらには治療も含まれる可能性があります。

この研究は 科学トランスレーショナル医学.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/