Перепрофилированный препарат для лечения бокового амиотрофического склероза становится зондом для визуализации, помогающим диагностировать нейродегенерацию
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это метод ядерной визуализации, используемый для диагностики таких заболеваний, как рак. Инновационное достижение ученых из Детской исследовательской больницы Св. Иуды расширяет возможности метода по выявлению признаков неврологических заболеваний. Исследователи перепрофилировали препарат эдаравон, антиоксидант, используемый для лечения бокового амиотрофического склероза (БАС), в качестве зонда для использования с ПЭТ-визуализацией центральной нервной системы.
С помощью этой техники исследователи могут обнаружить окислительный стресс, который приводит к повреждению мозга, предлагая четкий путь к обнаружению неврологических состояний. Результаты были опубликованы сегодня в Nature Biomedical Engineering .
Нейродегенеративные заболевания, такие как БАС и болезнь Альцгеймера, в основном диагностируются по физическим симптомам, которые возникают, когда лечение часто бывает слишком поздним, чтобы быть эффективным. Активные формы кислорода и азота (РОН) представляют собой группу химически активных молекул, которые играют важную роль в передаче сигналов и росте клеток. Однако накопление РОН может вызвать окислительный стресс, приводящий к повреждению тканей и дисфункции.
Окислительный стресс связан с заболеваниями и состояниями, поражающими мозг и другие части центральной нервной системы, что приводит к нейродегенерации. Выявление окислительного стресса с помощью неинвазивной техники визуализации может сместить диагностику и, следовательно, лечение таких состояний, как БАС и болезнь Альцгеймера, на гораздо более ранние сроки, когда такое лечение может быть более полезным.
Визуализация окислительного стресса, вызванного SNP, in vivo. Кредит: Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01362-3
Радикальный всплеск помогает отслеживать начало повреждения мозга
Помимо нейродегенеративных заболеваний, окислительный стресс является фактором многих других неврологических заболеваний, таких как инсульт. В таких случаях вред наносится не только первоначальной травмой.
«Это последующее вторичное повреждение, которое обычно возникает из-за иммунного ответа , который вызывает наибольшие неврологические повреждения», — объяснил автор-корреспондент Киль Нойманн, доктор философии, отделение радиологии Св. Иуды. «Часть этого иммунного ответа — это всплеск реактивных форм кислорода и азота, иногда называемый окислительным всплеском».
Реактивные химикаты, высвобождаемые при окислительных взрывах, включают гидроксильные и пероксильные радикалы, короткоживущие химикаты, которые в больших количествах могут действовать как детонатор для каскада окислительного повреждения. Будучи антиоксидантом, эдаравон естественным образом взаимодействует с RONS, что привело Ньюмана к гипотезе о том, что препарат можно перепрофилировать для улучшения работы с изображениями.
[ 18 F]FN не может дифференцировать RONS в мышиной модели инсульта. Кредит: Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01362-3
Команда Ньюмана пометила эдаравон радиоактивными изотопами, заменив атомы в молекуле радиоактивными изотопами , чтобы иметь возможность отслеживать движение и распад препарата. При введении радиоактивно меченый препарат высвобождает субатомные частицы, называемые позитронами, в количествах, неразличимых для всех, кроме сканирования ПЭТ, при котором он освещает область, где накапливается препарат: наряду с накоплением RONS.
«Цель визуализации — способствовать контрасту, поэтому нам нужно что-то, что быстро взаимодействует с целью, но затем также быстро очищается, чтобы вы могли сразу увидеть свою цель», — объяснил Ньюманн. «Уникальность этого препарата в том, что когда он реагирует на окислительный стресс , он претерпевает массивное структурное и полярное изменение, которое удерживает его в клетке и способствует контрасту».
Превосходная способность препарата связывать RONS в крошечных дозах означает, что он идеально подходит для ПЭТ-визуализации, в то же время его можно использовать в качестве антиоксидантного лечения в стандартных дозах — это двойной удар по диагностике и лечению. «Наши диагностические тесты — это нанограммы или микрограммы материала, поэтому организм даже не знает, что он там», — сказал Ньюманн.
«В конечном итоге наша цель — использовать это для оказания влияния на клиническую помощь. Терапевтическое вмешательство с использованием этой технологии для клинического управления заболеваниями — это будущее».