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研究人员旨在加深对阿尔茨海默氏病进展的了解

马里兰大学(UMD)和美国食品和药物管理局(FDA)的研究人员正在共同开发一种基于X射线的新技术,该技术有可能在临床前阶段加深对阿尔茨海默氏病的了解。该小组的近期目标是开发一种无创方法,以快速测量大脑中淀粉样斑块的数量,发现该淀粉样斑块与阿尔茨海默氏病的进展相对应。研究人员的工作最近发表在《科学报告》上。

在健康的人脑中,数十亿个称为神经元的特殊细胞通过电和化学信号相互传递信息,以协调人体几乎所有功能。阿尔茨海默氏病会破坏这些沟通渠道,导致功能丧失和细胞死亡。这些破坏通常首先发生在与记忆有关的大脑部分,但随着时间的流逝,它们会影响控制语言,推理,沟通,活动能力和其他生活必需功能的区域。

长期以来,科学家一直将大脑中蛋白质片段(β-淀粉样蛋白)的积累与阿尔茨海默氏病联系起来。尽管仍然有很多问题围绕着究竟是什么引起β-淀粉样蛋白在大脑中形成斑块的问题,但有效测量这种堆积的能力可能为患者的疾病进展和治疗方法提供新的思路。

Fischell生物工程学系(BIOE)兼职教授Aldo说:“在这项工作中,我们使用光谱X射线技术来捕获大脑深处β-淀粉样蛋白聚集体的相干X射线散射特征,而无需注射成像剂。” Badano,《科学报告》的通讯作者。除了担任BIOE职务外,Badano还是科学与工程实验室办公室(OSEL)的FDA设备与放射健康中心(CDRH)的成像,诊断和软件可靠性部门的副主任。

当前测量这种淀粉样蛋白负荷的方法面临重大缺陷。阿尔茨海默氏病中淀粉样蛋白负荷的研究仅限于事后分析,或者它们需要使用资源密集的PET或MRI扫描,而这些扫描需要注射放射性示踪剂或造影剂。另外,当前用于研究体内淀粉样蛋白负荷的方法缺乏以足够高的特异性和分辨率递送图像以完全了解疾病进展的能力。

认识到这一点,巴达诺与BIOE校友Eshan Dahal(Ph.D. '20)以及一支UMD和FDA研究人员团队共同开发了一种新技术,该技术利用小角X射线散射(SAXS)来估计淀粉样蛋白的负担。脑。

该团队利用SAXS能够根据其散射模式识别分子结构。尽管SAXS通常仅限于薄样品的研究,但研究小组开发了一种方法来应用多色X射线束和二维光谱检测器来克服SAXS的样品厚度限制。

早期测试表明,他们的技术(称为光谱SAXS)可用于有效且无创地检测长达5厘米厚的物体和鼠标模型中的嵌入式目标,而无需使用造影剂。他们的长期希望是,有一天,临床医生将通过仅需几分钟的时间对大脑进行办公室内扫描来评估该患者阿尔茨海默氏病的进展情况。

“有了这个光谱SAXS技术,我们估计在活的动物淀粉样蛋白的负担方面,旨在为组织学级精度,所有分钟,并且不使用造影剂的问题中,”峨山达哈尔的第一作者说,科研报告纸。“我们通过在大脑中每个研究位置仅需五分钟即可研究建立良好的具有淀粉样蛋白病理学的阿尔茨海默氏病小鼠模型,从而证明了该方法,而无需任何特殊的样品前处理或注射造影剂。随着进一步的研究和开发,可能会有有机会在临床前和临床环境中扩展此方法,以估计淀粉样蛋白负荷或任何目标蛋白质聚集体。”

《科学报告》的标题为“对大脑淀粉样蛋白负担的无标签X射线评估”。

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