Mikroobliži, ki se držijo makrofagov, omogočajo MRI odkrivanje vnetja možganov – 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="Primerjava kontrasta Reprezentativni zemljevidi MRI kontrolnih prašičev in prašičev z blago travmatično poškodbo možganov (mTBI), ki so jim vbrizgali M-GLAM ali komercialno kontrastno sredstvo Gadavist. Črtkani kvadrat označuje stranski ventrikel in horoidni pleksus, ki tvorita regijo zanimanja. (Z dovoljenjem: Wang et al. Sci. prevod 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”>

"Živo kontrastno sredstvo" bi lahko pomagalo pri diagnosticiranju blage travmatične možganske poškodbe (TBI), kadar konvencionalno slikanje z magnetno resonanco (MRI) ne pokaže strukturnih sprememb, pravijo raziskovalci na univerzi Harvard Šola za inženirstvo in uporabne vede.

Raziskovalci so naložili gadolinij, standardno kontrastno sredstvo za MRI, v mikroobliže na osnovi hidrogela, ki se pritrdijo na imunske celice, in v predkliničnih študijah prikazali vnetje pri prašičih z blago TBI. Končno pričakujejo, da bo tehnologija povečala število diagnosticiranih primerov blage TBI in izboljšala oskrbo bolnikov.

»Če nekdo pade ali ima blag udarec z glavo, morda ne bo zaznavne spremembe v strukturi možganov, vendar so možgani vseeno lahko utrpeli znatno škodo, ki se lahko pokaže čez čas. Bolnikom s sumom na TBI povedo, da je videti v redu, le da ugotovijo, da se neželeni učinki pokažejo [pozneje],« pravi Samir Mitragotri, čigar laboratorij je izvedel študijo. "To je bila torej motivacija – ali lahko razvijemo bolj občutljiv način za odkrivanje blage TBI?" Razvoj tehnologije je vodila Lily Li-Wen Wang, podiplomska študentka Laboratorij Mitragotri. MRI strokovno znanje je zagotovil Rebeka Mannix iz bostonske otroške bolnišnice in njena ekipa.

Štopanje s profesionalnimi jedci imunskega sistema

Ker imunski sistem ve, da so bili možgani poškodovani, tudi z "manjšimi" poškodbami, so raziskovalci iskali kontrastno sredstvo, ki bi ga lahko uporabili za odkrivanje imunskih celic. Osredotočili so se na makrofage, bele krvne celice, ki jih je v izobilju, so mobilne in se med drugimi funkcijami v imunskem sistemu rekrutirajo na mesta vnetja in zajamejo mikroorganizme.

»Makrofagi so znani po tem, da jedo vse, kar se veže nanje – to so profesionalni jedci,« pojasnjuje Mitragotri. "Na makrofag smo nalepili oznako, tako da ga je mogoče videti na MRI."

Raziskovalci so to tehnologijo poimenovali anizotropni mikropatchi, obremenjeni z Gd(III), ki se držijo makrofagov, ali M-GLAM. Kot pove že njihovo ime, se M-GLAM pritrdijo na makrofage in se z avtostopom zapeljejo v poškodovane možgane. Ker so GLAM označeni z gadolinijem, lahko raziskovalci uporabijo MRI, da vidijo, kje se makrofagi pojavijo v možganih.

»Makrofag se bo lokaliziral, kjer koli je vnetje v možganih, tako da lahko vidite lokacijo vnetja. Primarni cilj pa je ugotoviti, ali obstaja vnetje; sekundarno vprašanje je, kje, saj največkrat pri blagi TBI tudi na prvo vprašanje ni odgovora,« pravi Mitragotri.

Raziskovalci so testirali kontrastno sredstvo z injiciranjem GLAM v miših in prašičih v odmerku enega ali več GLAM na makrofag. Za razliko od Gadavista, komercialnega kontrastnega sredstva na osnovi gadolinija, M-GLAM niso povzročili neželenih reakcij ali toksičnosti in so v telesih živali vztrajali več kot 24 ur, preden so jih očistila jetra in ledvice. V modelu poškodbe možganov prašičev so opazili M-GLAM v horoidnem pleksusu, predelu možganov, ki pomaga pridobivati ​​imunske celice skozi pregrado krvno-cerebrospinalna tekočina. Gadavist, ki se hitro izloča iz telesa, se ni lokaliziral na mestih vnetja možganov.

Koncentracija gadolinijevih ionov v GLAM je dovolj visoka, da so raziskovalci v študijah na živalih lahko uporabili 500- do 1000-krat nižji odmerek gadolinija v primerjavi s tistim v Gadavistu. Priznavajo, da je treba M-GLAM testirati na več živalih in da bi M-GLAM lahko migrirali na mesta vnetja, ki niso povezana z blago TBI.

Priprava in karakterizacija GLAM

Gadolinij deluje kot kontrastno sredstvo za MRI, kjer je stik z vodo (signali MRI T1 zahtevajo interakcije vodnega protona in Gd(III)). Za razliko od večine polimerov, ki se uporabljajo za biomedicinske aplikacije in so hidrofobni in neporozni, je GLAM porozen in hidrofilen – hidrogel v obliki diska, ki se veže na makrofag, ko poskuša makrofag pojesti hialuronsko kislino v hidrogelu.

Makrofagu v tem prizadevanju ne uspe, ker je GLAM v obliki diska (da makrofagi ne morejo jesti diskastih in drugih anizotropnih delcev, so odkrili raziskovalci med drugo študijo). Navsezadnje se GLAM vežejo na makrofage, ne da bi vplivali na migracijo makrofagov ali druge funkcije.

Ročna naprava uporablja za oči varno spektroskopijo mrežnice za diagnosticiranje možganske poškodbe

»Izkazalo se je, da je dejanski proces [izdelave GLAM-ov] precej zapleten,« pravi Mitragotri. "Naša ekipa je nekaj let zelo marljivo delala, da bi metodo priprave povsem izoblikovali." Trenutni protokol izdelave vključuje mešanje modificiranega gadolinija in hialuronske kisline, vlivanje tekočine v rezino z vdolbinicami v njej in vrtenje rezine, da enakomerno napolni kalupe. Svetleča UV svetloba na predenih kalupih zamreži polimerne verige in tvori trden GLAM.

Prihodnje delo vključuje podrobne kinetične študije in študije odziva na odmerek M-GLAM v možganih ter napredek tehnologije pri ljudeh, kjer aplikacije vključujejo diagnozo in morda celo zdravljenje blage TBI, raka in avtoimunskih stanj.

Ta raziskava je objavljena v Znanstvena medicina Translacijske.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation/