局部的に腫瘍、発火および循環無秩序はボディの酸ベースバランスを妨げます。 水素イオン濃度指数のこれらの変更が癌治療の成功を確認するのに例えば使用できます。 しかし今まで患者のそのような変更を目に見えるするイメージ投射方法がずっとありません。 ここでミュンヘン工科大学 (TUM) からのチームは - 非侵襲的な、放射なしの方法の…水素イオン濃度指数の目に見える直通の (MRI)磁気共鳴イメージ投射をする pH センサーを発達させてしまいました。
腫瘍のセルとの磁気共鳴の実験の間の 4 年前に、フランツ Schilling TUM の物理学者の先生は pH 変更の方に機密性が高かった分子からのシグナルを見つけました。 それに続く調査の zymonic 酸として識別された分子は医用画像処理の重要な役割を将来担うことができます。 水素イオン濃度指数のためのバイオセンサーとして、それはずっと不可能以前であるボディに洞察力を提供できます。
「適切な pH イメージ投射方法ティッシュの異常な変更を視覚化することを可能にし、腫瘍のとりわけ代謝過程は」、はフランツのシリングを説明します。 腫瘍および発火を囲む領域は通常領域の周囲の健全なティッシュ、多分腫瘍の積極性にリンクされる現象よりわずかに酸性です。 シリングは処置の予想のそれ以上の潜在的な使用を見ます: 「水素イオン濃度指数は腫瘍の処置の効力の評価に関してはまた興味深いです。 正常に扱われた腫瘍が縮まり始める前でさえも新陳代謝はこうして周囲の水素イオン濃度指数変更し。 適切な pH イメージ投射方法は大いに初期で右のアプローチが」。選ばれたかどうか明記します
今ではシリングはクリニックに Preclinical イメージ投射および医学の物理学のためのワークグループおよび TUM の Klinikum の rechts の der イーザル川の核薬のための Polyclinic のディレクターです。 過去数年間に、彼は物理学、化学および薬の部門からの同僚とともにバイオセンサーとして zymonic 酸を研究するために結合しました。 ジャーナル 「性質通信連絡で」のチームは確実に小さい動物のボディの水素イオン濃度指数を表すのにどのように使用することができるか記述します。
時間の抑制の MRI イメージ投射
水素イオン濃度指数を zymonic 酸を使用して目に見えるようにするためには、分子はボディに注入され、それから磁気共鳴イメージ投射 (MRI)調査は目的のティッシュのなされます。 非常に簡単ターム: 強い磁界では、電波は振動に zymonic 酸の核回転を刺激します。 核の反作用はそれから記録されます。 このデータがそれから核の分子環境の化学特性についての情報を提供する頻度スペクトルを計算するのに使用されています。 最終的に、ティッシュのあらゆる検査された位置の水素イオン濃度指数は zymonic 酸の pH 依存した分子変更に基づいていました表すことができます。
Zymonic の酸はカーボン 13 と MRI の画像で目に見えるためにマークされなければなりません。 これは分子が 「正常な」カーボン 12 原子の代りにカーボン 13 原子 (13C) を含んでいることを意味します。 しかしこのようにマークされる zymonic 酸はまだ測定可能ではないです: その MRI のシグナルは余りに弱いです。 「従って私達は比較的新しい方法、 hyperpolarization を」、説明しますスティーブン Düwel、物理学者および調査の最初著者を使用します。 「私達は MRI のシグナルで 100,000 倍までより強い」。起因する非常に低温でマイクロウェーブを使用して 13C 原子核に電子の分極を転送するのに特別な装置を使用します 熱い液体がそれからすぐに室温に zymonic 酸を戻すのに使用されています。
これの後で、科学者はすぐに行動する必要があります。 バイオセンサーは有機体に静脈内で注入されます、そして MRI スキャンはすぐになされなければなりません: 再度身に着けるために hyperpolarization のシグナル増幅の効果のための 60 秒だけかかります。 「私達は今回の Windows の拡大に現在取り組んでいます」、 Düwel を言います。 「一方で、私達は分子への適切な修正を用いる zymonic 酸の MRI の特性を改良することを試みています; 一方では、私達は他の pH に敏感な分子を」、説明します生化学者のクリスチャン Hundshammer、調査の第 2 著者を捜しています。
他のアプローチと比較される利点
フランツのシリングおよび彼のチームは有機体の医学的に関連した水素イオン濃度指数の変更を表すには方法が十分に敏感であることの提示に成功しました。 zymonic 酸を使用してなおとりわけ細胞膜の外の水素イオン濃度指数を調査することは可能です: 他のバイオセンサーによってそれは頻繁に測定された変更がセルの中か外起こるかどうか明確ではないです (細胞内か細胞外)。 これは新陳代謝の変更に細胞外値の大いにより大きい影響があるが細胞内値が通常安定しているので重要です。
ティッシュの低い過透性のためにボディへの表面的な浸透に限定される光学方法と対照をなして限定は MRI のための浸透の深さへありません。 zymonic 酸が小さい動物と使用される集中で有毒でし、また低い集中でボディにある代謝物質のピルビン酸の副産物として作成されることがなお示されました。
「私達は zymonic 酸が忍耐強いアプリケーションのための非常に有望なバイオセンサー」、であることを信じますフランツのシリングを言います。 現在のところしかし追加前臨床調査は従来の方法と比較されるこの新しいイメージ投射 biomarker の利点を確認し、更に pH イメージ投射の空間分解能を改善するために計画されます。