イメージングと視覚化技術は、2024 年の多発性硬化症治療研究委員会 (ACTRIMS) フォーラムで共通の話題でした。この分野の方法論に焦点を当てた発表者の中で、バッファロー大学の Niels Bergsland 博士がイメージングの概要を説明しました。脈絡叢 (CP) とコーネル大学の Krystyn Van Vliet 博士は、多発性硬化症 (MS) における創薬のための 3D モデルのエンジニアリングについて詳しく説明しました。
MS ACTRIMS フォーラム 2024 で障壁を打ち破る | 画像クレジット: forum.actrims.org
CP イメージングの価値
バーグランド氏はまず、CP の構造と機能について聴衆に説明しました。 CP は脳の側脳室の第 3 脳室と第 4 脳室に位置します。 これは、血液脳脊髄液 (CSF) 関門を構成する高度に血管が発達した組織です。 さらに、CPはCSFの生成、イオンバランスと化学組成の維持、栄養素の送達、老廃物の除去に関与しており、免疫にも役割を果たします。
先行研究により、この患者集団では CP の体積が異なることが継続的に証明されているため、CP は MS の関心分野となっています。 病気の初期段階であっても、この組織の体積は、他の健康な患者に比べて著しく増大しており、この体積の増加はCPの炎症を反映していると考えられています1-3。これらの以前の研究では、次のことも観察されました。この CP ボリュームの変化は、実際には MS の初期の特徴です。 これらの変化を長期にわたって追跡した縦断的研究のうち、Bergsland 氏は 3 つの個別の研究を指摘し、いずれも CP 量の年間増加に関する同様のデータを示しており、その増加率は毎年平均約 1.5% でした 2,4,5。
これらの関連性を念頭に置き、CP と炎症、神経変性、灰白質萎縮、慢性拡大病変との関係に関する多くの矛盾した情報の中で、Bergsland らは、機能的病変と慢性拡張病変をさらに特徴付けるために追加の画像技術を利用する必要があると考えました。 MS患者におけるCPの構造的特性。
彼らの研究では、ベースライン時と5年後のCP炎症の違いを調べました。 彼らのコホートでは、拡張障害ステータススケールのスコアが改善または安定した患者をグループ化し、疾患の進行/悪化のスコアを示した患者を分割しました。 彼らの結果では、CP 量は疾患進行グループの方が大きかったが、この差は有意ではありませんでした。
彼らは確かに重大な効果を発見しました（P = .001)、擬似 T2 (pT2) マッピング技術を使用した場合、これはより強力なイメージングが炎症と相関する検証済みのアプローチです。 CP pT2 マッピングから得られたこの発見は、CP ボリュームが疾患の進行を予測する臨床的関連性を示しています。
「患者データを前にして MRI を使用するという点では、まだ初期段階にあると思います。 しかし、これの素晴らしいところは、体積を測定するだけなら特別なテクニックを必要としないことだと思います。 これは人々が既存のデータに戻って実行できることです」とバーグランド氏は結論付けました。
3D 軸索モデリングの利点
Van Vliet 氏の研究は、臨床医、科学者、技術者の共同作業の成果であると彼女は説明しました。 このチームの研究は主に、希突起膠細胞と、それらが関与するニューロンおよび軸索との間で起こる、髄鞘形成、再髄鞘形成、および脱髄における相互作用を理解しようとしている。 これらの相互作用を完全に調査するために、Van Vliet 氏は「髄鞘形成は 3D プロセスである。 そして、それを本当に理解したいのであれば、それを視覚化し、3D コンテキストで測定できる必要があります。」 さらに、研究者は希突起膠細胞が機械感受性であることを認識する必要があります。 「つまり、単に 3D である必要があるというわけではありません。 しかし、これらの質問をするために使用するプラットフォームは、少なくとも研究室において、髄鞘形成の重要な側面を実際に見て再現しようとするために、実際の神経軸索の硬さを含む生物物理学的手がかりを反映する必要があります」と彼女は述べた。 。
これらの現実を考慮して、Van Vliet 氏は、髄鞘形成と細胞プロセスを適切に定量化するために、ニューロンとニューロン環境の重要な特徴 (さまざまな程度の硬さと柔らかさ) を模倣できる人工軸索の作成にチームがどのように長年取り組んできたかについて説明しました。
何でこれが大切ですか？ Van Vliet 氏は、神経および細胞の環境、ならびにドラッグデリバリーシステムが細胞の機能に影響を与えると説明しました。 したがって、治療介入のためのより良いアプローチを設計することは、価値のある冒険です。
人工軸索を開発するために、彼らは必要な形状（人間のニューロンは1マイクロメートル以下）と軸索の硬さを模倣できるタイプの3Dプリンターを作成した。 このプロジェクトは、高解像度 3D プリンター (HR-3DP) と呼ばれるものの発明から始まりました6。このデバイスは、UV ポリマーに光を当てることによって、一度に 1 枚のカバースリップを生成し、最終的には一度に 1 ウェルずつ生成します。 -重合した。 このプロセスを通じて、軸索のサイズ、密度、剛性、構造に似た完全にカスタマイズ可能な完全合成繊維を作成し、乏突起膠細胞が軸索とどのように相互作用するかを観察することができました。 この発明が進むにつれて、マルチウェルプレート全体でスケーラブルな合成軸索を数秒で迅速に生成できるハイスループット 3D プリンタ (HT-3DP) が作成されました。7 「しかし、利点は、レジストリにより光学顕微鏡と共焦点が可能であることです。」顕微鏡検査を行うことで、ミエリンラッピングインデックスと呼ばれるもので定量化できるようになります」とヴァン・ブリート氏は述べた。
乏突起膠細胞が人工軸索と相互作用する方法により、次のようなさらなる質問をすることができました。軸索の硬さはミエリンの可能性にとって重要ですか? 直径はありますか？ 軸索上のリガンドの提示は重要ですか?
この開発の成功により、チームは病変環境やさまざまな化合物の送達が希突起膠細胞にどのような影響を与えるかについて疑問を持ち始めることができました。 この製造プロセスにより、研究者は投与量曲線を評価し、化合物間の効果の違いを分析できるようになり、3D モデルを参照する利点が浮き彫りになります。
「これらの重要な細胞を機械感受性として考え、髄鞘形成プロセスを 3D として考えることで、新たなニーズとより多くの機会が開かれます」と Van Vliet 氏は結論付けました。
参考文献
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2024-03-02 19:02:20