Mikropłatki przylegające do makrofagów umożliwiają MRI wykrycie zapalenia mózgu – Świat Fizyki

<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="Porównanie kontrastu Reprezentatywne mapy MRI świń kontrolnych i świń z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu (mTBI), którym wstrzyknięto M-GLAM lub dostępny w handlu środek kontrastowy Gadavist. Kropkowany kwadrat wskazuje komorę boczną i splot naczyniówkowy, które tworzą obszar zainteresowania. (Dzięki uprzejmości: Wang i in. Nauka. Tłumacz. Med. 16 eadk5413 (2024))” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation-physics-world.jpg”>

„Żywy środek kontrastowy” może pomóc w diagnozowaniu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu (TBI), gdy konwencjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) nie wykazuje zmian strukturalnych, twierdzą naukowcy z Uniwersytetu Harvarda Szkoła Inżynierii i Nauk Stosowanych.

Naukowcy załadowali gadolin, standardowy środek kontrastowy do rezonansu magnetycznego, do mikroplastrów na bazie hydrożelu, które przyczepiają się do komórek odpornościowych, a w badaniach przedklinicznych uwidocznili stan zapalny u świń z łagodnym TBI. Docelowo spodziewają się, że technologia ta zwiększy liczbę zdiagnozowanych łagodnych przypadków TBI i poprawi opiekę nad pacjentem.

„Jeśli ktoś upadnie lub dozna lekkiego uderzenia w głowę, może nie nastąpić wykrywalna zmiana w strukturze mózgu, ale mózg może mimo to doznać znacznych uszkodzeń, które mogą ujawnić się z czasem. Pacjentom z podejrzeniem TBI mówi się, że wszystko wygląda dobrze, ale dowiadują się, że działania niepożądane pojawiają się [później]” – mówi Samira Mitragotriego, którego laboratorium przeprowadziło badanie. „To była motywacja – czy możemy opracować bardziej czuły sposób wykrywania łagodnego TBI?” Rozwój technologii prowadziła Lily Li-Wen Wang, absolwentka Uniwersytetu im Laboratorium Mitragotri. Ekspertyzę MRI dostarczyła firma Rebeka Mannix ze Szpitala Dziecięcego w Bostonie i jej zespół.

Autostop z zawodowymi pożeraczami układu odpornościowego

Ponieważ układ odpornościowy wie, że mózg został uszkodzony nawet w wyniku „drobnych” urazów, naukowcy poszukiwali środka kontrastowego, który można by wykorzystać do wykrywania komórek odpornościowych. Skupili się na makrofagach, białych krwinkach, które są liczne, ruchliwe i, między innymi, pełnią funkcję w układzie odpornościowym, są rekrutowane do miejsc zapalenia i pochłaniania mikroorganizmów.

„Makrofagi słyną z zjadania wszystkiego, co się z nimi wiąże – to profesjonalni zjadacze” – wyjaśnia Mitragotri. „Umieściliśmy etykietę na makrofagu, aby można go było zobaczyć w badaniu MRI”.

Naukowcy nazwali tę technologię przylegającymi do makrofagów, obciążonymi Gd(III) anizotropowymi mikrołatkami, w skrócie M-GLAM. Jak sama nazwa wskazuje, M-GLAM przyłączają się do makrofagów i podróżują do uszkodzonego mózgu. Ponieważ GLAM są znakowane gadolinem, badacze mogą użyć rezonansu magnetycznego, aby zobaczyć, gdzie w mózgu pojawiają się makrofagi.

„Makrofagi zlokalizują miejsce zapalenia w mózgu, dzięki czemu będzie można zobaczyć jego lokalizację. Jednak głównym celem jest sprawdzenie, czy występuje stan zapalny; drugorzędnym pytaniem jest, gdzie – ponieważ w większości przypadków w przypadku łagodnego TBI – nawet na pierwsze pytanie nie ma odpowiedzi” – mówi Mitragotri.

Naukowcy przetestowali środek kontrastowy, wstrzykując GLAM myszom i świniom w dawce jednego lub większej liczby GLAM na makrofag. W przeciwieństwie do Gadavistu, komercyjnego środka kontrastowego na bazie gadolinu, M-GLAM nie powodowały działań niepożądanych ani toksyczności i utrzymywały się w organizmach zwierząt przez ponad 24 godziny, zanim zostały usunięte przez wątrobę i nerki. W modelu uszkodzenia mózgu świń zaobserwowali M-GLAM w splocie naczyniówkowym – obszarze mózgu pomagającym w rekrutacji komórek odpornościowych przez barierę krew-płyn mózgowo-rdzeniowy. Gadavist, który szybko usuwa się z organizmu, nie lokalizuje się w miejscach zapalenia mózgu.

Stężenie jonów gadolinu w GLAM jest na tyle wysokie, że w badaniach na zwierzętach badacze byli w stanie zastosować od 500 do 1000 razy mniejszą dawkę gadolinu w porównaniu z tą w leku Gadavist. Uznają, że M-GLAM należy przetestować na większej liczbie zwierząt i że M-GLAM mogą migrować do miejsc zapalenia niezwiązanych z łagodnym TBI.

Przygotowanie i charakteryzacja GLAM-ów

Gadolin działa jako środek kontrastowy do rezonansu magnetycznego w przypadku kontaktu z wodą (sygnały MRI T1 wymagają interakcji proton woda – Gd(III)). Zatem w przeciwieństwie do większości polimerów stosowanych w zastosowaniach biomedycznych, które są hydrofobowe i nieporowate, GLAM jest porowaty i hydrofilowy – hydrożel w kształcie krążka, który wiąże się z makrofagiem, gdy makrofag próbuje zjeść kwas hialuronowy zawarty w hydrożelu.

Makrofagom nie udaje się to przedsięwzięcie, ponieważ GLAM ma kształt dysku (że makrofagi nie mogą zjadać cząstek w kształcie dysku i innych cząstek anizotropowych, odkryli naukowcy w trakcie innego badania). Ostatecznie GLAM wiążą się z makrofagami bez wpływu na migrację makrofagów lub inne funkcje.

Przenośne urządzenie wykorzystuje bezpieczną dla oka spektroskopię siatkówki do diagnozowania uszkodzeń mózgu

„Faktyczny proces [wytwarzania GLAMów] okazał się dość skomplikowany” – mówi Mitragotri. „Nasz zespół pracował dość pilnie przez kilka lat, aby dopracować całą metodę przygotowania”. Obecny protokół wytwarzania obejmuje mieszanie zmodyfikowanego gadolinu i kwasu hialuronowego, wlewanie cieczy do płytki z zagłębieniami i obracanie płytki w celu równomiernego wypełnienia form. Świecące światło UV na wirowanych formach sieciuje łańcuchy polimerowe i tworzy solidny GLAM.

Przyszłe prace obejmują szczegółowe badania kinetyki i odpowiedzi na dawkę M-GLAM w mózgu oraz udoskonalanie technologii u ludzi, gdzie zastosowania obejmują diagnostykę, a być może nawet leczenie łagodnego TBI, nowotworów i chorób autoimmunologicznych.

Badanie zostało opublikowane w Science Translational Medicine.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/