Myelin är ett skyddande lager som bildas runt nerver för att isolera dem och påskynda överföringen av elektriska impulser. Demyelinisering, förlust av detta isolerande skikt, bidrar till många neurologiska sjukdomar, inklusive multipel skleros, Alzheimers sjukdom, stroke och demens. En effektiv teknik för att upptäcka detta potentiellt reversibla tillstånd skulle kunna förbättra diagnoser av hjärnsjukdomar och möjliggöra övervakning av möjliga behandlingar. För närvarande kan dock inga avbildningstester exakt identifiera demyelinisering.
För att åtgärda denna brist, forskare från Gordon Center for Medical Imaging vid Massachusetts General Hospital och Harvard Medical School undersöker användningen av ett nytt PET-radiospårämne – 18F-3-fluoro-4-aminopyridin (18F-3F4AP) – för att avbilda demyeliniserade lesioner i hjärnan. De har nu testat spårämnet på människor för första gången och rapporterar sina fynd i European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging.
"Att ha ett avbildningsverktyg som är specifikt för demyelinisering kan hjälpa till att bättre förstå bidraget av demyelinisering till olika sjukdomar och bättre övervaka en sjukdom eller svaret på terapi - till exempel en remyeliniseringsterapi", säger första författaren Pedro Brugarolas i ett pressmeddelande.
18F-3F4AP är en radiofluorerad version av multipel sklerosläkemedlet 4-aminopyridin. Spårämnet, som kommer in i hjärnan via passiv diffusion, binder till demyeliniserade axoner på ett liknande sätt som själva läkemedlet. Tidigare studier har visat att PET med 18F-3F4AP kan upptäcka lesioner i en råttmodell för demyelinisering, och att spårämnet har lämpliga egenskaper för att avbilda hjärnan hos rhesusmakaker, vilket fick teamet att undersöka dess användning på människor.
Brugarolas och kollegor utförde PET-skanningar på fyra friska frivilliga efter att ha administrerat 368±17.9 MBq av 18F-3F4AP. Efter en CT-skanning med låg dos startade de PET omedelbart efter spårämnesinjektion och spelade in en serie bilder i sju skannerbäddspositioner för att täcka hela kroppen. För att fånga spårkinetiken och maximera bildkvaliteten var den initiala skanningstiden per position 1 min, ökande till 2, 4 och 8 minuter per position. Hela PET-förvärvet tog 4 timmar.
De resulterande PET-bilderna och tidsaktivitetskurvorna (TAC) avslöjade att spårämnet distribuerades snabbt i hela kroppen, inklusive hjärnan, och snabbt rensades ut via njurutsöndring. 8–14 minuter efter injektionen sågs maximal aktivitet i levern, njurarna, urinblåsan, mjälten, magen och hjärnan. Vid 22–28 min var den högsta aktiviteten i njurarna, gallgången och urinblåsan. Efter 60 minuter hade det mesta av aktiviteten försvunnit från organen och ackumulerats i urinblåsan.
Teamet använde också de integrerade TAC:erna för att utföra dosimetri. Den genomsnittliga effektiva dosen var 12.2 ± 2.2 µSv/MBq för de fyra deltagarna, utan några skillnader sett mellan manliga och kvinnliga frivilliga. Forskarna noterar att denna effektiva dos är betydligt lägre än den som uppskattats från studier på icke-mänskliga primater (21.6 ± 0.6 µSv/MBq), troligen på grund av den snabbare clearance som ses hos människor än hos rhesusmakaker. Denna dos var också lägre än för andra PET-spårämnen, som t.ex 18F-FDG.
Viktigt är att spårämnet och avbildningsproceduren tolererades väl av alla deltagare, utan att några biverkningar inträffade under skanningen. Det fanns inga signifikanta skillnader i volontärers vitala tecken (temperatur, blodtryck och syremättnad) före och efter skanningen, och inga signifikanta förändringar i blodmetaboliter och elektrokardiogramresultat erhölls inom 30 dagar före och efter skanningen.
PET-spårämne mäter demyelinisering hos möss
Det drar forskarna slutsatsen 18F-3F4AP kommer lätt in i hjärnan och är säker för användning på människor, med en acceptabel nivå av stråldos. De föreslår att deras fynd öppnar dörren för ytterligare studier som undersöker spårämnets förmåga att upptäcka demyeliniserade lesioner i olika patientpopulationer.
Brugarolas berättar Fysikvärlden att teamet för närvarande driver två små kliniska studier med det nya spårämnet: att undersöka dess värde för avbildning av multipel skleros; och att bedöma dess användning hos patienter med traumatisk hjärnskada, lindrig kognitiv funktionsnedsättning och Alzheimers sjukdom.
