פריצת דרך בהדמיה של אלצהיימר: חיישני פלורסנט חודרים מחסום דם-מוח

חוקרים פיתחו שיטה חדשה להעברת חיישני פלורסנט על פני מחסום הדם-מוח (BBB) ​​לניטור נוירוטרנסמיטר רמות במוח, שיכולות להתקדם באופן משמעותי אלצהיימר אבחון וטיפול במחלה.

השיטה כוללת עטיפה של חיישני ATP aptamer באקסוזומים, המסוגלים לחצות את BBB ולספק הדמיה בזמן אמת של רמות הנוירוטרנסמיטר. בדיקות ראשוניות בעכברים הראו תוצאות מבטיחות, כאשר חיישנים מצטברים במוח ומזהים רמות ATP נמוכות באזורים שנפגעו מאלצהיימר.

גישה חדשנית להדמיית מוח

רמות הנוירוטרנסמיטר במוח יכולות להעיד על בריאות המוח ומחלות ניווניות כמו אלצהיימר. עם זאת, מחסום הדם-מוח המגן (BBB) ​​מקשה על אספקת חיישני פלורסנט שיכולים לזהות מולקולות קטנות אלו למוח. כעת, חוקרים ב ACS Central Science להדגים דרך לארוז חיישנים אלה למעבר קל על פני BBB בעכברים, המאפשרת הדמיה משופרת של המוח. עם פיתוח נוסף, הטכנולוגיה תוכל לסייע בקידום האבחון והטיפול של מחלת האלצהיימר.

נפוץ שרמות הנוירוטרנסמיטר יורדות עם הגיל, אך רמות נמוכות של המוליך העצבי אדנוזין טריפוספט (ATP) יכולות להוות אינדיקציה למחלת אלצהיימר. כדי למדוד את המיקום והכמות של ATP במוח, חוקרים פיתחו חיישני פלורסנט מחתיכות של DNA נקראים aptamers שנדלקים כאשר הם נקשרים למולקולת מטרה. פותחו שיטות להעברת חיישנים אלו מזרם הדם למוח, אך רובן מכילות רכיבים סינתטיים שלא יכולים לעבור בקלות את ה-BBB. כדי לפתח חיישנים להדמיית מוח חיה, Yi Lu ועמיתיו כיסמו חיישן ATP aptamer בשלפוחיות מיקרוסקופיות שמקורן בתאי המוח הנקראות אקסוזומים. הם בדקו את מערכת אספקת החיישנים החדשה בדגמי מעבדה של BBB ובדגמי עכברים של מחלת אלצהיימר.

אספקת חיישן מוצלחת באמצעות אקסוזומים

מודל המעבדה של BBB הורכב משכבה של תאי אנדותל על גבי תמיסה המכילה תאי מוח. האקסוזומים הטעונים בחיישנים של החוקרים היו יעילים כמעט פי ארבעה ממערכות אספקת חיישנים קונבנציונליות במעבר דרך מחסום האנדותל ושחרור חיישן הפלורסנט לתאי המוח. זה אושר על ידי מדידת הרמה הנצפית של הקרינה המושרה על ידי ATP. לאחר מכן, הצוות של לו הזריק מודלים של עכברים של מחלת אלצהיימר עם אקסוזומים טעונים בחיישנים או חיישנים לא טעונים צפים חופשיים. על ידי מדידת אותות הקרינה בעכברים, החוקרים גילו שהחיישנים הצפים חופשיים נשארו בעיקר בדם, בכבד, בכליות ובריאות, בעוד שחיישנים המועברים דרך אקסוזומים הצטברו במוח.

תוצאות מבטיחות במודלים של עכבר אלצהיימר

במודלים של עכברים של מחלת אלצהיימר, החיישנים שנמסרו מהאקסוזום זיהו את המיקום והריכוז של ATP באזורים שונים במוח. באופן ספציפי, הם הבחינו ברמות נמוכות של ATP בהיפוקמפוס, בקליפת המוח ובאזורי התת-ביקולום של המוח, המעידים על המחלה. החוקרים אומרים כי חיישני ה-ATP הטעונים באקסוזום מראים הבטחה להדמיית מוח חיה לא פולשנית וניתן לפתח אותם עוד יותר כדי ליצור חיישנים עבור מגוון נוירוטרנסמיטורים רלוונטיים מבחינה קלינית.

המחברים מכירים במימון מארה"ב המכונים הלאומיים לבריאות (NIH), קרן וולץ', תוכנית הדרכה לממשקי כימיה-ביולוגיה של NIH באוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין ומלגת מחקר בוגרת הקרן הלאומית למדע.