Eine einzige Dosis für eine gute Maßnahme: Wie eine anti-Atom-Kontamination Pille könnte auch helfen, die MRT-Patienten

Wenn Chemiker Rebecca Abergel und Ihr team an der US-Department of Energy ‚ s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) erfolgreich entwickelt eine anti-Strahlen-Vergiftung Pille in 2014, Sie hoffte, es würde nie verwendet werden.

Das ist, weil der pharmazeutische Wirkstoff in der Pille—was Wissenschaftler nennen eine „chelator“—ist entworfen, um zu entfernen radioaktiven Verunreinigungen von dem Körper in dem Fall etwas schreckliches, wie ein Atomreaktor-GAU, oder noch schlimmer: überlebende eines nuklearen Angriffs.

Nun untersuchen die Forscher, wie die gleiche Pille könnte helfen, zum Schutz der Bevölkerung vor den potenziellen Toxizität von etwas anderem—die langfristige Bindung von gadolinium, ein Kritischer Bestandteil weit verbreitet Kontrast Farbstoffe für die MRT (Magnet-Resonanz-Tomographie) – scans.

„Ich war schon immer interessiert in der öffentlichen Gesundheit Anwendungen,“ Abergel, sagte, der auch ein Assistent professor für nuclear engineering an der UC Berkeley. „Unsere aktuelle Arbeit könnte helfen, Tausende von Patienten, die Vertrauen MRT, um ein besseres Verständnis dafür, wo sich ein tumor befindet und ob es Krebs und hat sich auf andere Organe, sondern sind besorgt über die möglichen Nebenwirkungen, verursacht durch die retention von gadolinium im Körper.“

Symptome ohne Ursache?

Allein In den USA, die ärzte verschreiben, MRT etwa 30 Millionen Patienten jedes Jahr. Im Gegensatz zu medizinischen Röntgen -, MRI-scans detaillierte Bilder des weichen Gewebes Zusammensetzung der Patienten, die Organe, wie Herz, Leber, Nieren, Blutgefäßen und Gehirn. MRT kann auch helfen, zu diagnostizieren, Muskel-Verstauchungen und Bänderrisse.

In der Erwägung, dass X-Strahlen beschäftigen hochenergetische ionisierende Strahlung, MRT verwenden einen großen Magneten, Radiowellen und einen computer zu bewirken, dass die Wasserstoffatome in unserem Körper emittieren winzige magnetische Felder, die, wenn erkannt, werden verwendet, um detaillierte Ganzkörper-Bilder von inneren Organen, Muskeln, sehnen und Knochen.

Seitdem wurde Sie kommerziell in den 1980er Jahren, MRIs wurden lange als sicher. Einige sagen, dass die Einführung von GBCAs, oder gadolinium-basierte Kontrastmittel, geholfen, um weiter zu revolutionieren MRT durch die Verbesserung der Sichtbarkeit der Blutgefäße innerhalb des Gehirns und des Herzens.

Wenn in den Körper injiziert, GBCAs Verbesserung des Signals durch den Körper der Wasserstoff-Atome, während ein MRI-scan, das ohne GBCA können schwächer werden, und ändern Sie die Richtung über die Zeit. Heute, über ein Drittel alle MRT sind durchgeführt mit einem GBCA.

Gadolinium—einen silbrig-weiß, selten-Erd-Metall ist—ist eine von 15 metallischen chemischen Elemente in dem, was ist bekannt als der Lanthanoiden-Reihe am unteren Rand des Periodensystems. Gadolinium ist ein Schwermetall, das auf seine eigene, ist giftig für den Körper. So als Kontrastmittel muss es gebunden werden, um ein Molekül, das hilft, schnell klar gadolinium aus dem Körper, insbesondere aus den Nieren über den Urin.

Aber in den letzten Jahren eine wachsende Zahl von MRT-Patienten haben berichtet, Gefühl ungewöhnliche Symptome wie Gelenkschmerzen, Gliederschmerzen, und der Verlust der Speicher innerhalb von Tagen und manchmal auch Stunden, nach einer MRT-Untersuchung. Einige Patienten haben auch berichtet, langfristige chronische Nebenwirkungen wie Nierenschäden. Nach Abergel, diese Symptome könnte mit gadolinium, die gezeigt wurde, um die Einzahlung in die Knochen. Andere Studien haben festgestellt, gadolinium-Ablagerungen in den Gehirnen von MRT-Patienten verabreicht wurden GBCAs.

Einige Patienten haben den Verdacht, dass die Quelle Ihrer neuen Krankheiten ist die GBCA gespritzt in Ihren Körper auf, bevor sich im MRT.

Es gibt derzeit nicht genügend wissenschaftliche Beweise, um zu beweisen, dass es eine Verbindung gibt, aber Abergel hofft, um die Lücke zu füllen: „Mit der Finanzierung von großzügigen Spendern, durch die Berkeley Lab Foundation, wir waren in der Lage, Die Marcie Jacobs Fonds für Gadolinium Toxizität, Forschung und start -, die untersuchen, wie gadolinium in Wechselwirkung mit biologischen Molekülen und Organen. Was bedeutet gadolinium tun, das führt zu Toxizität und beobachtbaren Symptome des Patienten?“, sagte Sie.

Der Suche nach besseren Möglichkeiten zur Verringerung der toxischen gadolinium-retention im Körper

Während Abergel anti-Strahlen-Vergiftung Pille genehmigt wurde für seine ersten in-menschliche Phase-1-safety-Studie in 2014, Sie und Ihr team fest, dass der chelator—ein HOPO oder hydroxypyridinone ligand—verleiht selbst verabreicht, in Form einer Pille, ist ungiftig bei Verabreichung in therapeutischen Dosen, und ist nicht nur äußerst selektiv für plutonium und anderen Schwermetallen, radioaktiven Elementen (bekannt als Actiniden), sondern ist auch äußerst selektiv für Lanthanoide wie beispielsweise gadolinium.

„Also, wir dachten, wir sollten untersuchen, ob diese HOPO-Chelatbildner entfernen konnte gadolinium-Ablagerungen von MRT-Patienten, nachdem das Kontrastmittel hat seine Arbeit getan“, sagte Sie.

Wie bereits berichtet, im Jahr 2018 in der Natur der online-Publikation, Wissenschaftliche Berichte, Abergel und Ihr team verwendeten Tiermodellen zu zeigen, dass im Vergleich zu herkömmlichen Chelatoren wie diethylenetriamine pentaacetic acid oder DTPA, Ihre HOPO chelator ist um ein Vielfaches effektiver bei der Entfernung von gadolinium-Ablagerungen.

„Wir fanden auch, dass, wenn wir geben das Medikament direkt vor oder direkt nach dem MRT, können wir verhindern, dass bis zu 96% der gadolinium aus der Hinterlegung“, sagt Abergel.

Die Forscher fanden auch, dass Ihre HOPO chelator ist selektiver von gadolinium als DTPA. Wenn DTPA bindet an gadolinium, zum Beispiel, es kann auch zum binden und der Körper zum Abbau von wichtigen Mineralien wie Kalzium und Zink, erklärte Sie.

Abergel und Ihr Forschungs-team sind nun auf der Suche, in welche Patientenpopulationen wäre anfälliger für gadolinium Toxizität.

„Das, was beeinflussen würde größer oder kleiner gadolinium-retention und wo hört es auf? Es hängt davon ab, wie schnell können Sie deaktivieren Sie es aus, und wie gut Ihre Nieren funktionieren“, sagte Sie.

Abergel hinzu, dass während der HOPO-Chelatbildner die Entwicklung einer medizinischen Maßnahme oder der anti-Atomkraft-Kontamination Pille bereits weitgehend unterstützt durch Bundesbehörden wie die National Institutes of Health und der Biomedical Advanced Research und Development Authority, Sie und Ihr team haben jetzt ein Stadium erreicht, wo Sie brauchen, um zu identifizieren, andere Quellen der Finanzierung zu vervollständigen, wurde eine erste klinische Sicherheits-Studie für das Medikament die Entwicklung eines gadolinium-Entfernung-agent.

Abergel Arbeit auf Chelatoren ist das neueste Kapitel in einem wegweisenden Projekt entworfen vor mehr als 35 Jahren von Kenneth Raymond Berkeley Lab faculty senior scientist und UC Berkeley-Chemie-professor, der in enger Zusammenarbeit mit Berkeley Lab Biophysiker Patricia Durbin-Heavy zu testen, eine große Anzahl neuer Chelat-verbindungen für die Entfernung von Actiniden wie plutonium aus dem Körper.

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