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2024-10-29 11:31:00
ペンシルベニア州立大学の研究者らは、X線スキャナーやCTスキャナーの従来の白黒画像をカラーで表示できる技術を開発した。これは、摩耗性関節炎としても知られる変形性関節疾患である変形性関節症に関連する 2 つのタンパク質に対する、金属ナノプローブを備えた新しい造影剤の開発によって可能になりました。
造影剤を使用して問題のタンパク質を強調表示するために、研究者らは、K エッジまたはフォトンカウンティング コンピューター断層撮影と呼ばれる高度なイメージングを使用することに成功しました。これにより、個々の生物学的プロセスがカラーで表示され、従来のスキャンよりも病気の進行に関するより多くの情報が明らかになります。研究者の発見は次のとおりです 出版された 先端科学の博士号を取得。
より迅速な診断
これらの新しい造影剤を用いた試験は、これまでのところラットでのみ行われています。このテストでは、この新しい技術により、研究者や臨床医がこれまで隠されていたプロセスをカラーで確認し、臨床症状が発現するずっと前に病気の証拠を観察できることが示されました。
「標的粒子を識別して定量化するために調整された造影剤、つまり金属ナノプローブを開発できれば、フォトンカウンティングCTスキャナーで見えないものはほとんどなくなります」と、研究者のニベタ・グナシーラン博士課程学生は述べた。ペンシルベニア州立大学で生物医工学を専攻。
比較的新しい技術
この研究は、比較的新しい技術であるフォトンカウンティングコンピュータ断層撮影 (CT) スキャナーに基づいています。従来の CT スキャナと同じ骨、筋肉、脂肪を表示しますが、より高い解像度と指定した色でさまざまなコンポーネントを分離するはるかに幅広い機能を備えています。
シーメンスの高度なスキャナーのモデルは米国食品医薬品局によって臨床使用が承認され、現在一部の病院に設置されています。しかし、臨床応用のためのより小規模な分子イメージング機能は、ほとんど解明されていないままであると研究者らは述べた。
フォトンカウンティング CT スキャナは、材料内の電子がどのようにエネルギーを吸収するかを示す固有の K エッジ ID を持つ材料を検出します。電子は、原子核を包む殻の一種である K 殻上にあります。エネルギーが光子または光粒子から吸収されると、電子はさらに外側の殻にジャンプすることができます。原子は一定量のエネルギーを吸収することができ、その限界に達すると、原子は閃光を発します。
研究者は、K エッジと呼ばれる特定の発光を追跡するようにスキャナーに指示できます。特徴的な K エッジを持つ材料が特定のタンパク質もターゲットにしている場合、研究者はスキャナーを使用してそのタンパク質の活性を監視できます。
「この高解像度の K エッジベースのイメージング手法は、複数の生物学的標的のイメージングに使用できる可能性があり、タンパク質発現の比率を測定することで疾患の進行を監視することが可能になります」と、Dorothy Foehr Huck & J の Dipanjan Pan 氏は述べています。ロイド・ハック ペンシルバニア州立大学ナノ医学教授、材料科学および核工学教授。
ナノプローブの開発
研究者らは、プラセオジムとハフニウムで作られた2つのKエッジ金属ナノプローブを開発した。このプローブは、軟骨組織内の 2 つのタンパク質、アグリカンとアグリカナーゼをターゲットとします。軟骨の構造と重量に耐える能力を提供するアグリカンは、健康な関節や変形性関節症の初期段階に豊富に含まれています。
アグリカンを切断して軟骨の能力を制限するアグリカナーゼは、変形性関節症の後期段階で豊富に存在します。病気が進行するにつれて、タンパク質の比率が変化し、病気の状態を監視するための指標となります。
研究チームはフォトンカウンティングCTスキャナーを使用して、病気の進行に応じて比率がどのように変化するかを動物モデルで観察した。彼らは結果を確認するために追加のイメージングと実験的検証を使用しました。
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