Гиперполяризация улучшит точность МРТ в разы
Время на прочтение: 4 минут(ы)
Технология известная как гиперполяризация от NVision использует квантовую физику для усиления магнитного сигнала молекул в человеческом теле до 100 000 раз с помощью стандартной магнитно-резонансной томографии.
Немецкий стартап, использующий МРТ с наддувом, может спасти жизни, позволив врачам гораздо быстрее и точнее определять, успешно ли идет лечение рака или нет.
Этот метод позволяет с помощью магнитно-резонансной томографии показать изменения в клетках на метаболическом уровне, предоставляя гораздо больше информации, чем на тканевом уровне, и в течение нескольких дней, а не месяцев, выявляя, эффективна ли терапия рака и распространяется ли опухоль дальше.
Генеральный директор Селла Брош в интервью Euronews:
У некоторых пациентов просто нет времени. Если способ лечения выбран неправильно — это почти смертный приговор, потому что у врача просто не остаётся времени, чтобы изменить курс.
Как работает магнитно-резонансная томография и как влияет гиперполяризация клеток на полученные показания
Магнитно-резонансная томография использует магнитную сигнатуру воды, чтобы определить, в какой части вашего тела она находится и как на нее влияют окружающие ткани. Вода в крови будет выглядеть иначе, чем вода в мышцах или коже, что приводит к различным магнитным сигнатурам, создающим анатомическое изображение тела.
В нашем организме так много воды, что этот сигнал очень сильный. Но чего не хватает МРТ, объяснил Брош, так это обнаружения других мелких молекул в нашем организме, также известных как метаболиты.
“Метаболизм — это жизнь, это то, благодаря чему мы выживаем, и это именно то, как выживает и растет опухоль, используя энергию”, — объяснил Брош.
Что мы делаем, так это позволяем магнитно-резонансной томографии стать масштабным средством визуализации метаболизма.
Вместо того чтобы делать аппараты МРТ более мощными или чувствительными, технология NVision фокусируется на том, чтобы сделать сигнал от этих метаболитов более сильным и легко считываемым уже существующими аппаратами.
Изображение: www.sciencedirect.com
Магнитно-резонансной томографии не просто легче улавливать эти сигналы — она также может считывать из них гораздо больше.
Одной из аналогий этого дополнительного уровня информации является разница между использованием Google Maps и Google Street View. На карте улица — это просто линия. Но если вы увеличите масштаб, как в Google Street View, вы сможете увидеть огромное количество мелочей и подробностей.
Отображение метаболитов на МРТ-изображении имеет жизненно важное значение; это позволяет медицинским работникам отслеживать, как организм их использует и где что-то работает не так, как следовало бы.
Стартап выбрал метаболит пируват, который, по сути, является сахаром, который так любят раковые клетки. Технология NVision «берет» этот сахар и манипулирует ядерными спинами его атомов углерода, чтобы усилить магнитный сигнал молекулы в 100 000 раз по сравнению со стандартной МРТ.
“То, что на самом деле улавливает МРТ, — это спины на вершинах атомов”, — сказал технический директор NVision Илай Шварц.
Проблема с МРТ заключается в том, что большинство вращений не ориентированы в одном направлении, но если вы заставите их это делать, то эти данные прекрасно считываются.
“То, что мы делаем для нашего конкретного сахара, так это ориентируем его все — или почти все — в одном направлении”, — объяснил он.
Звучит сложно? Представьте, что вы пытаетесь сосчитать игрушечных солдатиков, разбросанных по всему полу. Но если все они стоят в аккуратную прямую линию, вы это сделаете быстрее, и, что важно, точнее.
Когда пируват попадает в нормальные клетки, часть его превращается в лактат, но лишь в небольшом количестве. Однако раковые клетки вырабатывают гораздо больше лактата, чем обычные. Таким образом, обнаружение этого «перепроизводства» лактата могло бы позволить врачам уверенно определить опухоль и увидеть, где она растет.
“В режиме реального времени вы отслеживаете, как сахар поступает в клетку и превращается в другие метаболиты”, — объяснил Брош.
Это совершенно новое измерение, которое может предоставить вам МРТ.
Но поляризующий эффект технологии NVision длится всего несколько минут, поэтому его необходимо проводить непосредственно перед МРТ-сканированием.
Все, что нужно сделать медицинскому работнику, — это поместить флакон с “квантовым сахаром” NVision в гиперполяризатор и, спустя две минуты, жидкость готова к введению пациенту.
NVision сообщает, что некоторые ведущие мировые онкологические исследовательские центры опробовали ее технологию, в том числе Memorial Sloan Kettering и Массачусетский госпиталь общего профиля в США, Университетский колледж Лондона, Кембридж, а также ETH Zurich в Европе.
На сколько это безопасно?
В своих лабораториях в Ульме, Германия, компания NVision готовит этот “квантовый сахар” и очищает его, чтобы он был безопасен для инъекций.
“Все это вещества, которые и так находятся в организме, и они вводятся при нормальных физиологических условиях, поэтому это абсолютно безвредно”, — говорит Анна Паркер, старший директор NVision по гиперполяризации методом ЯМР (ядерного магнитного резонанса).
Она добавила, что большим преимуществом МРТ является то, что она безвредна, и вы можете делать ее столько раз, сколько необходимо, не нанося ущерба с течением времени, в отличие от ПЭТ-КТ или рентгеновских лучей, которые подвергают вас воздействию радиации.
Рак — основное приложение, на которое нацелены в NVision на данный момент, но в стартапе говорят, что возможность отслеживать метаболизм с помощью изображений может помочь выявить многие другие заболевания, такие как болезни сердца и нейрогенеративные расстройства (болезнь Альцгеймера).
“Мы считаем, что всем этим заболеваниям предшествуют изменения в обмене веществ”, — сказал Брош.
Это основа многих различных видов научных исследований. Поэтому мы надеемся, что сможем также внедрить совершенно новый метод ЯМР-спектроскопии и химического анализа.
Другие позитивные новости медицины
Новое покрытие поможет бороться с больничными инфекциями
NB
Гиперполяризация — изменение мембранного потенциала клетки, которое делает его более отрицательным. Это противоположность деполяризации. Он подавляет потенциалы действия, увеличивая стимул, необходимый для перемещения мембранного потенциала до порогового значения потенциала действия
Использованы материалы:
https://www.nvision-imaging.com
https://neurosciencenews.com/mri-glucose-metabolism-23148/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1476558618304056
