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 מיקומו וכמות ה-ATP במוח, חוקרים פיתחו חיישני פלואורסצנטי מחתיכות DNA הנקראות aptamers שנדלקות כשהן נקשרות 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 עטפו חיישן ATP aptamer בשלפוחיות מיקרוסקופיות הנגזרות מתאי המוח הנקראות אקסוזומים. הם בדקו את מערכת אספקת החיישנים החדשה בדגמי מעבדה של BBB ובדגמי עכברים של מחלת אלצהיימר.
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.
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 באזורי ההיפוקמפוס, 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.
