대식세포 부착 마이크로패치로 MRI로 뇌 염증 감지 가능

대식세포 부착 마이크로패치로 MRI로 뇌 염증 감지 가능

타임 스탬프 : 23 년 2024 월 6 일 오전 00:XNUMX

<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="대비 비교 M-GLAM 또는 상업용 조영제 ​​Gadavist를 주사한 경미한 외상성 뇌 손상(mTBI)이 있는 대조군 돼지 및 돼지의 대표적인 MRI 지도. 점선 사각형은 관심 영역을 형성하는 측면 뇌실과 맥락막 신경총을 나타냅니다. (제공: 왕 외. 과학. 번역. 메드. 16 eadk5413 (2024))” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭하세요” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- 감지-뇌-염증-물리-세계.jpg”>대조 돼지와 경미한 TBI가 있는 돼지의 MRI 맵
대비 비교 M-GLAM 또는 상업용 조영제 ​​Gadavist를 주사한 경미한 외상성 뇌 손상(mTBI)이 있는 대조군 돼지 및 돼지의 대표적인 MRI 지도. 점선 사각형은 관심 영역을 형성하는 측면 뇌실과 맥락막 신경총을 나타냅니다. (제공: 왕 외. 과학. 번역. 메드. 16 eadk5413(2024))

기존 자기공명영상(MRI)에서 구조적 변화가 보이지 않는 경우 '살아있는 조영제'가 경미한 외상성 뇌손상(TBI) 진단에 도움이 될 수 있다고 하버드 대학 연구진이 밝혔습니다. 공학 및 응용 과학부.

연구진은 표준 MRI 조영제인 가돌리늄을 면역 세포에 부착하는 하이드로겔 기반 마이크로패치에 넣었고, 전임상 연구에서 경미한 TBI가 있는 돼지의 염증을 시각화했습니다. 궁극적으로 그들은 이 기술이 경미한 TBI 사례 진단 건수를 늘리고 환자 치료를 개선할 것으로 기대합니다.

“누군가 넘어지거나 가벼운 머리 충격을 받은 경우 뇌 구조에 눈에 띄는 변화가 없을 수 있지만 뇌는 여전히 시간이 지남에 따라 나타날 수 있는 심각한 손상을 입었을 수 있습니다. TBI가 의심되는 환자들은 괜찮아 보인다고 말했지만 부작용이 [나중에] 나타난다는 사실을 알게 되었습니다.”라고 말합니다. 사미르 미트라고트리, 그의 연구실이 연구를 수행했습니다. "그래서 동기가 생겼습니다. 가벼운 TBI를 감지하는 보다 민감한 방법을 개발할 수 있을까요?" 기술 개발은 대학원생 Lily Li-Wen Wang이 주도했습니다. 미트라고트리 연구소. MRI 전문 지식은 다음에서 제공되었습니다. 레베카 매닉스 보스턴 아동병원과 그녀의 팀에서 왔습니다.

면역체계 전문가와 함께하는 히치하이킹

면역 체계는 "경미한" 외상에도 불구하고 뇌가 손상되었음을 알고 있기 때문에 연구자들은 면역 세포를 탐지하는 데 사용할 수 있는 조영제를 찾았습니다. 그들은 풍부하고 이동성이 있으며 면역체계의 다른 기능 중에서 염증 부위로 모집되어 미생물을 삼키는 백혈구인 대식세포에 거주합니다.

"대식세포는 자신과 결합된 모든 것을 먹는 것으로 악명이 높습니다. 이들은 전문적인 먹는 사람입니다."라고 Mitragotri는 설명합니다. “MRI에서 대식세포를 볼 수 있도록 대식세포에 라벨을 붙였습니다.”

연구진은 이 기술을 대식세포 부착 Gd(III) 로딩 이방성 마이크로패치(M-GLAM)라고 명명했습니다. 이름에서 알 수 있듯이 M-GLAM은 대식세포에 부착되어 손상된 뇌에 연결됩니다. GLAM에는 가돌리늄 태그가 붙어 있기 때문에 연구자들은 MRI를 사용하여 뇌에서 대식세포가 나타나는 위치를 확인할 수 있습니다.

“대식세포는 뇌의 염증이 있는 곳이면 어디든 위치하므로 염증의 위치를 ​​확인할 수 있습니다. 그러나 주요 목적은 염증이 있는지 확인하는 것입니다. 두 번째 질문은 경미한 TBI의 경우 대부분의 경우 첫 번째 질문조차 답변되지 않는 경우입니다.”라고 Mitragotri는 말합니다.

연구자들은 대식세포당 하나 이상의 GLAM 용량으로 생쥐와 돼지에 GLAM을 주입하여 조영제를 테스트했습니다. 상업용 가돌리늄 기반 조영제인 Gadavist와 달리 M-GLAM은 부작용이나 독성을 일으키지 않았으며 간과 신장에서 제거되기 전에 24시간 이상 동물의 체내에 지속되었습니다. 돼지 뇌 손상 모델에서 그들은 혈액-뇌척수액 장벽을 통해 면역 세포를 모집하는 데 도움이 되는 뇌 영역인 맥락막 신경총에서 M-GLAM을 관찰했습니다. 몸에서 빠르게 제거되는 가다비스트는 뇌 염증 부위에 국한되지 않았습니다.

GLAM의 가돌리늄 이온 농도는 동물 연구에서 연구자들이 Gadavist에 비해 500~1000배 낮은 용량의 가돌리늄을 사용할 수 있을 만큼 충분히 높습니다. 그들은 M-GLAM이 더 많은 동물에서 테스트되어야 하며 M-GLAM이 경미한 TBI와 관련 없는 염증 부위로 이동할 수 있음을 인정합니다.

GLAM 준비 및 특성화

가돌리늄은 물과 접촉하는 곳에서 MRI 조영제로 작용합니다(T1 MRI 신호에는 물 양성자-Gd(III) 상호 작용이 필요함). 따라서 소수성이며 다공성이 없는 생의학 응용 분야에 사용되는 대부분의 폴리머와는 달리 GLAM은 다공성이고 친수성입니다. 즉, 대식세포가 하이드로겔에 있는 히알루론산을 먹으려고 할 때 대식세포에 결합하는 디스크 모양의 하이드로겔입니다.

GLAM이 디스크 모양이기 때문에 대식세포는 이러한 노력에 실패합니다(대식세포는 디스크 모양을 먹을 수 없으며 다른 이방성 입자는 다른 연구 과정에서 연구원에 의해 발견되었습니다). 궁극적으로 GLAM은 대식세포 이동이나 기타 기능에 영향을 주지 않고 대식세포에 결합합니다.

Mitragotri는 “[GLAM을 제작하는] 실제 프로세스는 상당히 복잡한 것으로 나타났습니다. "우리 팀은 준비 방법을 모두 다듬기 위해 몇 년 동안 꽤 부지런히 일했습니다." 현재의 제조 프로토콜에는 변형된 가돌리늄과 히알루론산을 혼합하고, 웰이 있는 웨이퍼에 액체를 붓고, 웨이퍼를 회전시켜 주형을 균일하게 채우는 과정이 포함됩니다. 회전된 몰드에 UV 빛을 비추면 폴리머 사슬이 교차되어 고체 GLAM이 형성됩니다.

향후 연구에는 뇌의 M-GLAM에 대한 자세한 동역학 및 용량 반응 연구와 인간의 기술 발전이 포함됩니다. 여기에는 가벼운 TBI, 암 및 자가면역 질환의 진단 및 치료도 포함됩니다.

이 연구는 과학 병진 의학.

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