การพัฒนาด้านการถ่ายภาพด้วย PET...

การพัฒนาด้านการถ่ายภาพด้วย PET ใหม่นำเสนอความก้าวหน้าในการวินิจฉัยและการรักษาโรคอัลไซเมอร์

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวเกาหลีใต้ที่นำโดยผู้อำนวยการ C. Justin LEE เกมบาคาร่า จากศูนย์ความรู้ความเข้าใจและสังคมภายในสถาบันวิทยาศาสตร์พื้นฐานได้ค้นพบสิ่งใหม่ที่สามารถปฏิวัติทั้งการวินิจฉัยและการรักษาโรคอัลไซเมอร์ กลุ่มนี้ได้แสดงกลไกที่แอสโทรไซต์ในสมองดูดซึมอะซิเตตในระดับสูง ซึ่งจะเปลี่ยนให้เป็นแอสโทรไซต์ที่มีปฏิกิริยาที่เป็นอันตราย จากนั้นพวกเขาก็พัฒนาเทคนิคการถ่ายภาพใหม่ที่ใช้ประโยชน์จากกลไกนี้เพื่อสังเกตปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอสโทรไซต์กับเซลล์ประสาทโดยตรง

เครดิตรูปภาพ: pathdoc / Shutterstock

โรคอัลไซเมอร์ (AD) ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของภาวะสมองเสื่อม เป็นที่รู้จักกันว่าเกี่ยวข้องกับการอักเสบของระบบประสาทในสมอง ในขณะที่ประสาทวิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิมเชื่อกันมานานแล้วว่าแผ่นอะไมลอยด์เบตาเป็นสาเหตุ การรักษาที่กำหนดเป้าหมายไปที่แผ่นโลหะเหล่านี้กลับประสบความสำเร็จเพียงเล็กน้อยในการรักษาหรือชะลอการลุกลามของโรคอัลไซเมอร์

ในทางกลับกัน ผู้อำนวยการ C. Justin LEE เป็นผู้เสนอทฤษฎีใหม่ที่ว่า แอสโทรไซต์ที่มีปฏิกิริยาเป็นตัวการที่แท้จริงที่อยู่เบื้องหลังโรคอัลไซเมอร์ Reactive astrogliosis ซึ่งเป็นจุดเด่นของการอักเสบของเส้นประสาทใน AD มักเกิดขึ้นก่อนการเสื่อมสภาพหรือการตายของเซลล์ประสาท

ก่อนหน้านี้ทีมวิจัยของ Lee ได้รายงานว่า astrocytes ที่มีปฏิกิริยาและเอนไซม์ monoamine oxidase B (MAO-B) ภายในเซลล์เหล่านี้สามารถใช้เป็นเป้าหมายในการรักษาโรค AD ได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ พวกเขายังยืนยันการมีอยู่ของวัฏจักรยูเรียในแอสโทรไซต์ และแสดงให้เห็นว่าวัฏจักรยูเรียที่ถูกกระตุ้นส่งเสริมภาวะสมองเสื่อม อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความสำคัญทางคลินิกของรีแอกทีฟแอสโทรไซต์ แต่โพรบการสร้างภาพระบบประสาทในสมองที่สามารถสังเกตและวินิจฉัยเซลล์เหล่านี้ในระดับทางคลินิกยังไม่ได้รับการพัฒนา

ในงานวิจัยล่าสุดนี้ ทีมงานของ Lee ใช้การถ่ายภาพเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) ด้วยสารกัมมันตภาพรังสีอะซิเตตและโพรบกลูโคส ( 11 C-acetate และ18 F-FDG) เพื่อให้เห็นภาพการเปลี่ยนแปลงเมแทบอลิซึมของเซลล์ประสาทในผู้ป่วย AD

การเพิ่มการดูดซึมอะซิเตตซึ่งใช้สื่อกลางโดย MCT1 ช่วยอำนวยความสะดวกในการปลดปล่อย GABA ของAβในแอสโทรไซต์ที่มีปฏิกิริยา A. ผลการปิดกั้นของตัวยับยั้ง MCT1 ต่อการดูดซึม 14C-acetate ในแอสโตรไซต์ที่เพาะเลี้ยงขั้นต้น B. ผลการปิดล้อมของการทำให้เงียบของยีน Mct1 ต่อการดูดซึม 14C-acetate ใน astrocytes ที่เพาะเลี้ยงขั้นต้น C. ภาพตัวอย่างที่แสดงการแสดงออกของ GFAP และ MCT1 ในแอสโตรไซต์ที่เพาะเลี้ยงหลัก 48 ชั่วโมงหลังการรักษา adenovirus ง. ผลของ adenovirus ต่อการดูดซึม 14C-acetate E. แผนผังของการถ่ายภาพ in vivo micro-PET ของแบบจำลอง adenovirus F. ภาพตัวอย่างที่แสดงการแสดงออกของ GFAP และ MCT1 ในรูปแบบ adenovirus G. แผนผังของแพทช์ดมกลิ่นเพื่อบันทึกกระแส GABA H. ร่องรอยที่เป็นตัวแทนของสัญญาณ Ca2+ (ด้านบน) และกระแส GABA (ด้านล่าง) เครดิตรูปภาพ: สถาบันวิทยาศาสตร์พื้นฐาน

Dr. NAM Min-Ho หนึ่งในผู้เขียนคนแรกของบทความนี้กล่าวว่า "การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าทางวิชาการและทางคลินิกที่สำคัญโดยการแสดงภาพโดยตรงของ astrocytes ที่มีปฏิกิริยาซึ่งเพิ่งได้รับการเน้นว่าเป็นสาเหตุหลักของ AD"

นอกจากนี้ พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าอะซิเตตซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของน้ำส้มสายชูมีหน้าที่ส่งเสริมการเกิดปฏิกิริยาแอสโตรจิโอสิส (reactive astrogliosis) ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการผลิตสาร putrescine และ GABA และนำไปสู่ภาวะสมองเสื่อม ประการแรก นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าแอสโตรไซต์ที่มีปฏิกิริยาจะดูดซึมอะซิเตตมากเกินไปผ่านโมโนคาร์บอกซิเลต Transporter-1 (MCT1) ที่เพิ่มขึ้นในแบบจำลองหนูของทั้งรีแอคทีฟแอสโตรจิโอสิสและ AD (รูปที่ 1A ถึง 1F) มีการค้นพบว่าการดูดซึมอะซิเตตที่เพิ่มขึ้นนั้นสัมพันธ์กับการเกิดปฏิกิริยาแอสโตรกลิโอซิส และกระตุ้นการสังเคราะห์ GABA ของแอสโตรไซติกที่ผิดปกติ เมื่อมีอะไมลอยด์เบต้า ซึ่งเป็นโปรตีนสารพิษที่รู้จักกันดีใน AD มีอยู่

11C-acetate และ 18F-FDG ในการถ่ายภาพ micro-PET ในร่างกาย ในแบบจำลอง adenovirus (แบบจำลอง astrogliosis ปฏิกิริยา) A. ภาพพาราเมตริกด้านซ้ายจากการเปรียบเทียบแบบ voxel ของการถ่ายภาพ PET 11C-acetate และ 18F-FDG ในแบบจำลอง adenovirus ที่มีหรือไม่มีการรักษา KDS2010 ขวา ภาพพาราเมตริกจากการเปรียบเทียบแบบ voxel ของการถ่ายภาพ PET 11C-acetate และ 18F-FDG ในรูปแบบ adenovirus ด้วย scrambled-shRNA หรือ MCT1-shRNA

เรื่องที่เกี่ยวข้อง

บทบาทที่สำคัญของผู้ป่วยและประชาชนทั่วไปในการชี้นำการวิจัยระยะยาวของ COVID

การวิจัยตรวจสอบการใช้ยาปฏิชีวนะในช่วง COVID-19 ตามอายุ

รายงานการวิจัยพบว่าผู้ที่เป็นมะเร็งสมองและไขสันหลังรูปแบบที่หายากมีการพยากรณ์โรคที่ไม่ดี

นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการถ่ายภาพ PET ด้วย11 C-acetate และ18 F-FDG สามารถใช้เพื่อให้เห็นภาพของ acetate hypermetabolism ที่เกิดจากปฏิกิริยาของ astrocyte และภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาทในสมองที่มีการอักเสบของระบบประสาทและ AD (รูปที่ 2A) ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อนักวิจัยยับยั้งปฏิกิริยาของแอสโตรจิโอซิสและการแสดงออกของแอสโตรไซติก MCT1 ในแบบจำลองเมาส์ AD พวกเขาก็สามารถย้อนกลับการเปลี่ยนแปลงเมตาบอลิซึมเหล่านี้ได้

ดร. YUN Mijin แสดงความคิดเห็นว่า "แอสโตรไซต์ที่มีปฏิกิริยาแสดงความผิดปกติทางเมตาบอลิซึมที่ดูดซึมอะซิเตตมากเกินไปเมื่อเทียบกับสภาวะปกติ เราพบว่าอะซิเตตมีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมการตอบสนองต่อการอักเสบของแอสโตรไซติก"

ด้วยการใช้กลยุทธ์การถ่ายภาพใหม่นี้ กลุ่มค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงในเมทาบอลิซึมของอะซิเตตและกลูโคสนั้นสังเกตได้อย่างสม่ำเสมอในแบบจำลองเมาส์ AD และผู้ป่วย AD ของมนุษย์ (รูปที่ 3A) พวกเขาสามารถยืนยันได้ว่ามีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างการทำงานการรับรู้ของผู้ป่วยและสัญญาณ PET ของทั้ง11 C-acetate และ18 F-FDG (รูปที่ 3B) ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าอะซิเตต ซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าเป็นแหล่งพลังงานเฉพาะของแอสโทรไซต์ สามารถอำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาแอสโตรจิโอสิสและมีส่วนช่วยในการยับยั้งเมแทบอลิซึมของเซลล์ประสาท

ดร. RYU Hoon กล่าวว่า "การแสดงให้เห็นว่า acetate ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับ astrocytes เท่านั้น แต่ยังอำนวยความสะดวกในการเกิด reactive astrogliosis ด้วย เราจึงเสนอกลไกใหม่ที่กระตุ้นให้เกิด reactive astrogliosis ในโรคทางสมอง"

จนถึงขณะนี้ สงสัยว่าแอมีลอยด์เบต้า (Aβ) เป็นสาเหตุหลักของโรคสมาธิสั้น และด้วยเหตุนี้จึงเป็นจุดสนใจหลักของการวิจัยเกี่ยวกับภาวะสมองเสื่อมส่วนใหญ่ น่าเสียดายที่การถ่ายภาพ PET ที่กำหนดเป้าหมาย Aβ มีข้อจำกัดในการวินิจฉัยผู้ป่วย และยาที่มีเป้าหมายเพื่อลบเป้าหมายการรักษา AD นั้นล้มเหลวทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การศึกษานี้เสนอความเป็นไปได้ใหม่ให้เราใช้ การถ่ายภาพ 11 C-acetate และ18 F-FDG PET สำหรับการวินิจฉัยโรค AD blockquote{ border:1px solid #d3d3d3; padding: 5px; }