Forscher haben gezeigt, dass es mithilfe der Multi-Sonden-Bildgebung möglich ist, Gewebe kleiner Tiere bis auf mehrere hundert Mikrometer klar abzubilden, berichtet eine aktuelle Studie in Wissenschaftliche Berichte.
Diese Technik könnte in verschiedenen Bereichen der medizinischen Forschung nützlich sein, da sie es Forschern ermöglicht, die Mikrostruktur kleiner tierischer Gewebe zu beobachten und die Lokalisierung und Interaktion mehrerer Moleküle wie mikroskopisch kleine metastatische Läsionen von Krebszellen zu klären.
Die Einzelphotonen-Emissionstomographie (SPECT) wird derzeit zur molekularen Bildgebung sowohl bei Tieren als auch beim Menschen eingesetzt. Die Technologie weist jedoch mehrere Einschränkungen auf, darunter eine relativ geringe räumliche Auflösung und Herausforderungen im Zusammenhang mit der gleichzeitigen Verwendung mehrerer Sonden.
Ein Forscherteam unter der Leitung der Projektassistenten des Kavli-Instituts für Physik und Mathematik des Universums (Kavli IPMU) und der Gastforscher Atsushi Yagishita und Shin’ichiro Takeda des National Cancer Center Center for Advanced Biomedical Research and Development (NCCER). Forscher von Kavli IPMU, NCCER und Keio University haben diese Probleme mithilfe eines SPECT-Systems gelöst, das mit einem Cadmiumtellurid (CdTe)-Halbleiterdetektor ausgestattet ist, der zuvor für Weltraumbeobachtungen verwendet wurde.
Die Entwicklung dieses Geräts wurde vom emeritierten Professor der High Energy Accelerator Research Organization, Hirotaka Sugawara, den speziell ernannten Assistenzprofessoren der Kavli IPMU, Shin’ichiro Takeda und Tadashi Orita, und anderen während ihrer Amtszeit an der Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) initiiert. Dort gelang es ihnen, durch die Anwendung der Spektralanalysemethoden, die bei der Analyse astronomischer Beobachtungsdaten verwendet werden, Bilder mit hoher räumlicher Auflösung für jede der mehreren gleichzeitig verwendeten radioaktiven Nuklidsonden zu erhalten (Takeda et al., IEEE TRPMS 2023).
Mit dem Gerät führten die Forscher dieses Mal eine SPECT-Bildgebung von Submillimeter-Zeolithkügelchen durch, die mit 125I absorbiert wurden, und bildeten anschließend 125I-akkumulierte Sphäroide ab, Zellen, die sich zu einer kugelähnlichen Form zusammenlagern und innerhalb einer Stunde eine Größe von 200–400 μm erreichten. Es gelang ihnen, klare und quantitative Bilder aufzunehmen. Darüber hinaus zeigte ihre Dual-Radionuklid-Phantom-Bildgebung ein deutliches Bild der Submillimeter-Kugel, die mit 125I absorbiert wurde, eingetaucht in eine 99mTc-Pertechnetat-Lösung, und lieferte eine angemessene Quantifizierung jedes Radionuklids.
Anschließend führte das Team mithilfe von Dual-Tracern eine In-vivo-Bildgebung an einer krebskranken Maus mit Lymphknoten-Mikrometastasen durch. Die Ergebnisse zeigten Dual-Tracer-Bilder des Lymphtrakts durch 99mTc-Phytinsäure und der Submillimeter-Metastasenläsion durch 125I-, die nachweislich mit dem Immunfluoreszenzbild übereinstimmten.
Die Forscher sagen, dass ihre Methode der biologischen Forschung, der pharmazeutischen Forschung und der medizinischen Forschung Vorteile bringen könnte.
Mehr Informationen:
Atsushi Yagishita et al., Dual-Radionuklid-In-vivo-Bildgebung von Mikrometastasen und Lymphbahnen mit Submillimeterauflösung, Wissenschaftliche Berichte (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-46907-1
Bereitgestellt vom Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU)