× malapit na
Credit: Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202313485
Ang pagbibisikleta ng tubig sa mga transporter ng lamad ay isang tanda ng metabolismo ng cell at potensyal na may mataas na diagnostic na kahalagahan para sa paglalarawan ng mga tumor at iba pang mga sakit. Sa journal Angewandte Chemie, ang isang Italian research team ay nagpakilala na ngayon ng isang bagong MRI-based na paraan para sa pagtatasa ng palitan ng tubig na ito. Sa pamamagitan ng pamamaraang ito, natantya nila ang antas ng kalungkutan at ang tagumpay ng mga paggamot sa mga modelo ng tumor ng mga daga.
Hindi lahat ng cancer ay pantay. Depende sa uri ng tumor, ang isang ibinigay na paggamot ay maaaring makita o ganap na mabigo. Para sa naka-target, epektibo, paggamot na kasing banayad hangga’t maaari, mahalaga na tiyak na mahanap ang tumor at matukoy ang malignancy nito.
Ang magnetic resonance imaging (MRI) ay nagbibigay ng mahusay na oras- at spatially na naresolba na mga larawan para sa paglalarawan ng mga tumor. Sa panahon ng pamamaraang ito, ang pasyente ay namamalagi sa isang “tubo” kung saan mayroong napakalakas na magnetic field. Ang mga spin ng protons (ang nuclei ng hydrogen atoms) ay nakahanay sa magnetic field na ito. Ang mga radio wave ay pinapasok at sini-synchronize ang mga precession ng mga spin, pansamantalang binabaligtad ang ilan sa mga ito.
Depende sa komposisyon ng tissue, ang “magnetization” na ito ay nawala sa iba’t ibang oras (relaxation). Magagamit ito sa pagkalkula ng mga 3D na larawan. Ang mga ahente ng kaibahan ng gadolinium ay binabawasan ang mga oras ng pagpapahinga. Ang mga ahente na ito ay mas puro sa mga tumor dahil ang kanilang mga daluyan ng dugo ay partikular na natatagusan. Pinapataas nito ang kaibahan at ginagawang mas madaling tukuyin ang tumor.
Ang mga contrast agent ay kumakalat lamang sa mga extracellular compartment ng tumor; hindi sila pumapasok sa mga selulang tumor. Ang isang pangkat na pinamumunuan nina Giuseppe Ferrauto at Silvio Aime ay gustong gamitin ang tampok na ito upang matukoy ang antas ng pagpapalitan ng tubig sa pamamagitan ng cell membrane. Ang mga selula ng tumor ay mas aktibo sa metabolismo kaysa sa malusog na mga selula at may mas maraming transport protein at channel sa kanilang mga lamad ng cell. Pinapayagan din ng mga protina na ito ang tubig na pumasok at lumabas sa cell, at ang antas ng pagpapalitan ng tubig ay isang sukatan ng pagiging agresibo ng isang tumor. Gayunpaman, hindi ito maipapakita ng klasikong MRI.
Ang koponan mula sa Unibersidad ng Torino at IRCCS SDN SynLab sa Naples ay nagpasya na magtrabaho sa isang bagong pamamaraan ng MRI na tinatawag na CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer). Mayroong patuloy na pagpapalitan ng proton sa pagitan ng libreng tubig at mga pangkat na naglalaman ng hydrogen sa biomolecules, tulad ng mga grupo ng amine sa creatine.
Ang mga frequency ng radyo kung saan maaaring “magnetize” ang isang proton ay depende sa kemikal na kapaligiran ng proton na iyon, kaya’t iba ang mga frequency para sa mga proton sa libreng tubig at sa mga nakatali sa creatine, halimbawa. Sa isang katugmang pulso, ang mga proton na nakatali sa creatine ay maaaring puspos. Ang mga proton na ito ay ipinagpapalit at nagbubuklod sa kalapit na libreng tubig.
Pinapanatili nila ang kanilang “saturated magnetization state” habang ginagawa nila ito. Kung ang mga radio wave na may tamang dalas para sa mga libreng proton ng tubig ay ipini-pulso, ang dumaraming bilang ng mga proton na ito ay na-magnetize na at hindi maaaring sumipsip ng enerhiya (ang signal ng CEST sa mga imahe ng MR). Bumababa ang pagsipsip hanggang sa maabot ng palitan ng proton ang ekwilibriyo. Ginagawa nitong posible na gumawa ng mga konklusyon tungkol sa konsentrasyon ng creatine at iba pang mga molekula ng pagpapalitan ng proton sa isang cell, na maaaring magamit para sa phenotyping ng cancer.
Kung ang isang contrast agent ay ibibigay at papasok sa extracellular compartment, ang magnetization ng mga proton ng tubig doon ay mas mabilis na bumababa. Dahil ang tubig ay ipinagpapalit sa pamamagitan ng lamad, ang bilang ng mga magnetized na proton ng tubig sa loob ng mga selula ay mas mabilis ding bumababa. Binabago nito ang mga signal ng CEST. Ang mga pagbabago pagkatapos ng pagdaragdag ng contrast agent ay sumasalamin sa permeability ng tumor cell membrane sa tubig.
Sinubukan ng koponan ang pamamaraang ito sa mga modelo ng mouse para sa kanser sa suso na may iba’t ibang antas ng malignancy. Tulad ng inaasahan, tumaas ang nakikitang palitan ng tubig habang ang mga tumor ay lumago nang mas agresibo. Sa loob ng mga tumor, posible rin na makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng mga lugar na may magkakaibang malignancy. Ang cytostatic na gamot na Doxorubicin ay agad na nagbawas ng pagkamatagusin ng tubig.
Samakatuwid, ang binuo na pamamaraan ay nagbibigay-liwanag sa tumor phenotype at nagbibigay ng isang bagong tool upang masuri ang kinalabasan ng chemotherapy.
Karagdagang informasiyon:
Enza Di Gregorio et al, Isang Paraan ng Magnetic Resonance Imaging‐Chemical Exchange Saturation Transfer (MRI‐CEST) para sa Detection ng Water Cycling sa mga Cellular Membrane, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202313485
Impormasyon sa journal:
Angewandte Chemie International Edition