מה משותף לכימאי סינטטי, מומחה להדמיה רפואית ונוירולוג? הם מתכנסים במרכז ההדמיה הביו-רפואית במכון בקמן למדע וטכנולוגיה מתקדמים כדי לפתח כלי אבחון ואמצעי הדמיה טובים יותר כדי לזהות מחלת אלצהיימר בשלב מוקדם ומחלות ניווניות אחרות.
קבוצת החלומות
צוות בראשות Liviu M. Mirica יחד עם Wawryzneic "Wawosz" Dobrucki וד"ר Daniel A. Llano קיבל מענק של 3 מיליון דולר מהמכון הלאומי האמריקאי להזדקנות של המכונים הלאומיים לבריאות כדי לפתח ולבדוק סוכני הדמיה רב-מודאליים עבור זיהוי מחלת אלצהיימר ודמנציות קשורות. מענק זה הוא אחד המענקים הפדרליים הראשונים לגשר בין מעבדת ההדמיה בתהודה מגנטית לבין מעבדת הדמיה מולקולרית של בקמן. שניהם חלק ממרכז ההדמיה הביו-רפואי של בקמן.
אני ממש נרגש מההזדמנות לשתף פעולה עם מדענים שונים מתחומים שונים".
Liviu M. Mirica, כימאי סינתטי והפרופסור של וויליאם ה. וג'נט ג'י לייקן לכימיה, בית הספר למדעי הכימיה, אוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין
קבוצת המחקר שלו מתמחה בבנייה ואפיון מולקולות אנאורגניות סינתטיות במבחנה: מחוץ לגוף.
דוברוקי, המלומדת של ניל וקרול רוז'יק למדעי ביו-רפואה ותרגומים, היא מומחית הדמיה שעובדת רבות עם סריקת PET במעבדת ההדמיה המולקולרית של בקמן.
"אני מצפה להדמיה ברזולוציה גבוהה של המוח והמבנים שלו", אמר דוברוקי.
לאנו, פרופסור לפיזיולוגיה מולקולרית ומשולבת ורופא-מנתח, הוא נוירולוג מטפל הפונה מדי יום בחולים ומתמחה במחקרי מוח in vivo: אלה בתוך הגוף.
"ההשפעה הפוטנציאלית שתהיה לפרויקט הזה על אלצהיימר היא הדבר שאני הכי מתרגש ממנו", אמר לאנו.
הבנת מחלת האלצהיימר
מחלת אלצהיימר היא מחלה נוירודגנרטיבית המשפיעה לרעה על תפקוד המוח והיכולות הקוגניטיביות. יחד עם מחלת פרקינסון, טרשת צדדית אמיוטרופית והפרעות אחרות, אלצהיימר נופלת לקטגוריה של מחלות עמילואיד. עמילואידים הם קבוצות קטנות של חלבונים סיביים או לא מקופלים בצורה לא תקינה, שלא משרתים בדרך כלל מטרה בגוף.
סמן מרכזי של מחלת אלצהיימר הוא נוכחותם של פלאקים עמילואידים: הצטברויות גדולות של אגרגטים קטנים יותר של פפטיד בטא עמילואיד. פפטידים הם שרשראות קצרות של חומצות אמינו שיוצרות בסופו של דבר חלבונים. דלקת עצבית ולחץ חמצוני במוח הם גם סמנים עיקריים לאלצהיימר.
הגילוי והטיפול במחלות ניווניות קשות במיוחד בגלל מחסום הדם-מוח, מערכת חדירה למחצה של כלי דם ונימים השולטת בזרימת יונים, מולקולות ותאים בין הדם למוח. כדי להיות יעילים, חומרי הדמיה וטיפולים תרופתיים (שעשויים ממולקולות או נוגדנים) צריכים להיות מסוגלים לעבור.
אבחון וטיפול
אבחון מחלת אלצהיימר ברמת דיוק גבוהה דורש זיהוי אגרגטים עמילואידים וניתן להשלים אותו רק במהלך הניתוח שלאחר המוות. זה יוצר צורך בכלי אבחון שיכולים לאתר במהירות אגרגטים של פפטיד בטא-עמילואיד מסיסים ופלאקים עמילואידים גדולים יותר בחולה חי.
PET ו-MRI הן שתי שיטות הדמיה לא פולשניות הנפוצות במסגרות קליניות. עם זאת, לא פותחו חומרי ניגוד MRI המכוונים לצברי עמילואיד. חומרי ההדמיה המעטים שאושרו על ידי ה-FDA אינם מספיקים בזיהוי הפרעות עמילואיד בקנה מידה קטן או מובילים במקרים מסוימים לתוצאות בדיקות חיוביות כוזבות בעת אבחון אלצהיימר.
חשוב לפתח כלי אבחון כדי להתמקד בפפטידים קטנים יותר של בטא עמילואיד וסימנים אחרים של דלקת עצבית ולחץ חמצוני ממגוון סיבות, אמרה מיריקה. יצירת כלים מולטי-מודאליים שיכולים לשמש גם לסריקות PET וגם לסריקות MRI תיתן לחוקרים מושג טוב יותר מי נמצא בסיכון לפתח אלצהיימר, למי באמת יש את המחלה ובאיזה שלב.
התוכנית של 3 מיליון דולר
Mirica, Dobrucki ו-Llano יקבלו את המענק של 3 מיליון דולר במהלך חמש שנים ליצירת חומרי הדמיה דו-תכליתיים חדשים שיכולים לעבור בקלות את מחסום הדם-מוח ותואמים הן לסורקי PET והן לסורקי MRI.
זה יאפשר זיהוי של מחלות ניווניות עצביות בשלבים מוקדמים יותר ו"יעזור מאוד בפיתוח טיפולים טובים יותר", אמרה מיריקה.
בראד סאטון, פרופסור לביו-הנדסה והמנהל הטכני של מרכז ההדמיה הביו-רפואית של בקמן, יסייע לצוות על ידי ביצוע מחקרי MRI in vivo. לאחר מכן הם יעריכו את יכולתו של חומר ההדמיה כסוכן אבחון כפול למחלת אלצהיימר ודמנציות קשורות.
כבר, מיריקה ומשתפי הפעולה שלו פיתחו סדרה של מולקולות מותאמות אישית שיכולות לחצות את מחסום הדם-מוח ולעזור לזהות הן פפטידים מסיסים בטא עמילואידים קטנים יותר והן עמילואידים בלתי מסיסים גדולים יותר.
הם גם פיתחו חומר הדמיה PET על בסיס נחושת שהוביל להדמיה מוצלחת של פלאקים עמילואידים בעכברי אלצהיימר מהונדסים. במבט קדימה, הצוות מאמין שניתן לפתח חומרים אלה כדי לעבור דרך מחסום הדם-מוח בבני אדם ולדמות סמנים מרובים של מחלת אלצהיימר ומחלות ניווניות אחרות בשלבים מוקדמים יותר.
