이미징 단백질 및 미네랄 행동 토네이도 슬롯

2013 년 5 월 2 일

-미네랄 결핍 및 기타 요인을 명확히하기위한 새로운 연구 방법을 호출합니다-

이 연구 결과의 요점
○ 이미징 시간은 기존의 반도체 Compton 카메라의 10 분의 1 미만으로 감소했습니다
○ PET Nuclides 및 Gamma-ray emitting nuclides의 동시 영상을 토네이도 슬롯 이미 이미징 할 때 높은 이미지 품질을 성공적으로 달성했습니다
○ 단백질 및 미네랄의 동시 분석을 통한 새로운 질병 설명 방법의 발달을 향해

1. 뒤로보기
살아있는 개인을 손상시키지 않고 외부에서 생체 내 단백질과 같은 분자 상태를 시각화하는 분자 영상 기술은 질병의 정량적 및 객관적인 지표를 얻는 강력한 방법이며, 암 및 치매의 조기 진단 및 기본 치료를위한 방법을 열어 줄 것으로 예상됩니다. 특히, 방사성 동위 원소의 한 유형 인 양전자 방출 뉴 클라이드11c ya18F 등으로 표지 된 분자 프로브를 사용한 PET는 우수한 감도 및 정량적 특성을 가진 분자 영상 기술이며, 다양한 소분자 화합물 및 단백질의 분자 역학을 추적하기 위해 점점 더 임상 적으로 적용되고 있습니다.
반면에, 생명 활동에 필요한 기능을 유지하기 위해서는 필수 영양소 인 아연 및 칼슘과 같은 미네랄 (필수 금속 요소)이 필요하다는 것이 알려져 있습니다. 예를 들어, 신체에 미량 금액으로 존재하는 일부 필수 금속 요소는 특정 분자가 수행하는 기능을 신호 전달 및 조절하는 데 중요한 역할을합니다. 연구팀은 이러한 생물학적 트레이스 요소의 기능을 종합적으로 분석하고 "Metalomics*4"라는 연구 분야의 생성에 기여한 다중 트레이서 방법*3을 개발하고 개발 한 최초의 사람들이었습니다.
2008 년에 연구팀은 독립적으로 개발 한 감마선 이미징 장치 인 반도체 Compton 카메라 "Grei"를 사용하여 세 가지 유형의 방사성 약물을 동시에 투여함으로써 영상 실험을 수행했습니다. 결과적으로, 우리는 약물이 신체에서 실시간으로 어떻게 움직이는 지 볼 수 있었으며, 명확한 이미지로 다른 행동을 보여줄 수있는 것은 세계 최초의 사람이었습니다 (Riken Press Release, 2008 년 7 월 3 일). GREI는 감지 가능한 감마선 에너지 (파장)의 범위가 다른 방사선 이미징 방법보다 훨씬 넓어 파장을 식별하고 시각화 할 수 있다는 사실을 특징으로합니다. 이것은 이론적으로 특정 분자에 대한 애완 동물 프로브와 살아있는 신체에 필수 금속 요소를 검출하기위한 PET 프로브를 동시에 투여하고 이미지를 투여하고, 분자의 상태와 필수 금속 요소의 행동 사이의 관계를 정확하게 검사하는 것이 이론적으로 가능하게한다. 이러한 결과와 결과를 바탕으로, 연구팀은 분자 영상 기술과 생물학적 미량 요소 분석을 결합한 새로운 연구 분야를 개발했습니다.
그러나, 당시 GREI (GREI-I)에서, PET 프로브 및 기타 방사성 동위 원소가 토네이도 슬롯 투여 된 영상 실험을 토네이도 슬롯,이 둘은 명확하게 구별 할 수 없었다. PET 프로브에 사용되는 많은 양전자 방출 뉴 클라이드는 반감기가 짧으며, 장기간의 관찰 동안 초기 복용량을 충분히 증가시켜야합니다. 결과적으로, PET의 신호 강도, 특히 이미징 시작, 증가 된 직후, 증가 및 사망 시간 (장치가 처리를 수행하는 동안 감지 할 수없는 시간)이 상당히 증가하여 토네이도 슬롯 투여 된 방사성 이소토프의 검출을 방지했습니다.
참고)

2. 연구 방법 및 결과
연구팀은 GREI의 성능을 향상시키는 "GREI-II"를 개발했습니다. 새로운 장치를 사용하면 GREI의 이미지 캡처 헤드 인 게르마늄 반도체 검출기의 감마선 탐지 민감도가 2.3 배나 향상되었습니다. 또한, 감지 된 데이터의 전달 속도를 증가시킴으로써, 한 번 감마선이 감지 될 때 발생하는 죽은 시간은 종래의 600 마이크로 초에서 90 마이크로 초 미만으로 감소 될 수있다. 결과적으로 GREI-II는 GREI-I와 동일한 이미지 품질을 10 분의 1 미만으로 달성하는 데 필요한 이미징 시간을 줄일 수 있으며 동일한 이미징 시간에 GREI-I보다 노이즈가 적은 고품질 이미지를 얻을 수 있습니다 (그림 1).
다음으로, GREI-II에 대한 시연 실험으로서, 본 발명자들은 암 세포로 이식 된 마우스의 영상 실험을 수행 하였다. PET 프로브로 3 개의 암 세포주 (A431, 4T1 및 C6)가 이식 된 마우스64필수 금속 요소의 Cu- 표지 된 항 -HER2 항체*5 및 방사성 동위 원소65Zn의 클로라이드 용액을 토네이도 슬롯 투여하고 11 시간의 연속 영상화를 수행 하였다. 예비 시험은 HER2 단백질이 A431에서만 고도로 발현되었음을 확인했으며, 투여 된 항 -HER2 항체는 A431의 종양 부위에서만 축적 될 것으로 예상되었다. 영상 실험의 결과로, A431 임플란트 부위에 PET 프로브 만 축적되었으며 간이간에 있지 않았다.65우리는 Zn의 축적을 토네이도 슬롯 시각화하는 데 성공했습니다 (그림 2). 이식 세포 및 기관의 축적은 또한 영상 후 각 조직의 방사능을 측정함으로써 확인되었다.

3. 미래의 기대
질병을 유발하는 분자 이상이 발생할 때, 분자의 기능을 조절하는 필수 금속 요소의 거동도 변화 할 수 있지만 전통적인 이미징 기술로 인해 신체의 이러한 변화를 토네이도 슬롯 포착하는 것은 불가능했습니다. GREI-II는 생체 분자 및 미네랄이 광물 결핍과 같은 복잡한 방식으로 관여하는 질병의 병리를 탐구하는 새로운 접근법을 제공 할 것으로 예상된다. 연구팀은 GREI-II의 효과를 조사하여 실용적인 성능을 더욱 향상 시켰으며, 약물 발견 및 의료 서비스에 유용한 생명 과학 기술로 실용적으로 만들 것입니다.

원래 종이 정보 :
Shinji Motomura, Yousuke Kanayama, Makoto Hiramura, Tomonori Fukuchi, Takahiro Ida, Hiromitsu Haba, Yasuyoshi Watanabe 및 Shuichi enomoto 및 Shuichi Enomoto. 살아있는 유기체의 생체 금속 분석 및 분자 영상 기술”.
Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2013, doi : 10.1039/c3ja30185k

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