Precyzyjne mapowanie metaboliczne za pomocą MRI
Biomarkery metaboliczne służą jako dynamiczne wskaźniki aktywności komórkowej, bilansu energetycznego i ogólnego stanu biochemicznego komórek. W odróżnieniu od biomarkerów morfologicznych uzyskiwanych za pomocą konwencjonalnych metod obrazowania, markery te oferują wgląd w czasie rzeczywistym w stan funkcjonalny narządów i tkanek. Monitorowanie biomarkerów metabolicznych ma ogromne znaczenie w medycynie, ponieważ ulegają one szybkim zmianom w wyniku terapii lub wystąpienia chorób. Ta dynamiczna responsywność zapewnia wyjątkową możliwość oceny skuteczności leczenia, umożliwiając klinicystom szybkie podejmowanie świadomych decyzji oraz potencjalnie oszczędzając pacjentom nieskutecznych lub szkodliwych interwencji.
Wykorzystanie możliwości wysokopolowego rezonansu magnetycznego
Finansowany ze środków UE projekt NICI ma na celu wykorzystanie potencjału nowych skanerów rezonans magnetyczny (MRI) o indukcji 7 tesli, aby zapewnić dogłębny wgląd w metabolomikę w całym ludzkim organizmie. Konwencjonalne skanery MRI działają z indukcją 1,5 tesli lub 3 Teslach, ale postęp technologiczny doprowadził do opracowania wyższych natężeń pola, takich jak 7 tesli. Zwiększone natężenie pola magnetycznego w tych systemach oferuje kilka korzyści, w tym wysoką rozdzielczość i ulepszone obrazowanie funkcjonalne. W porównaniu z PET-CT, która jest najczęściej wykorzystywana do monitorowania wychwytu glukozy w organizmie, metaboliczny MRI ma wyraźną przewagę. Umożliwia jednoczesne wykrywanie wielu poziomów metabolitów bez konieczności stosowania znaczników radioaktywnych, oferując tym samym bezpieczniejsze i bardziej kompleksowe podejście do obrazowania.
Mapowanie aktywności metabolicznej w ludzkim ciele
Kluczowe wnioski z projektu obejmują udane włączenie sprzętu o częstotliwości radiowej do istniejących systemów MRI 7 Tesli, co ułatwia przeprowadzanie metabolicznego MRI bez dodatkowych wymagań przestrzennych. Element ten jest odpowiedzialny za nadawanie i odbieranie sygnałów o częstotliwości radiowej podczas procesu obrazowania. Co ważne, integracja ta pozwala na wdrożenie metabolicznego MRI bez konieczności wykorzystania dodatkowej przestrzeni, co demonstruje możliwości adaptacyjne tej technologii. Postęp ten umożliwił obrazowanie metabolitów zawierających fosfor (31P), takich jak fosfomonoestry i fosfodiestry w dużych narządach, takich jak wątroba. Ten przełom oferuje możliwość monitorowania postępu chorób wątroby i odpowiedzi na terapię. Badania wykonalności u pacjentów potwierdziły również wykrycie istotnych zmian metabolicznych w raku płuc po paliatywnej chemioterapii i/lub radioterapii. „Mapowanie metabolizmu w całym ludzkim ciele z wysoką dokładnością i powtarzalnością jest najważniejszym osiągnięciem projektu NICI” — podkreśla koordynator projektu Dennis Klomp.
Przyszłe kierunki działań
W dłuższej perspektywie projekt NICI ma na celu dalszą walidację technologii i podejścia w innych narządach, zajmując się obszarami wykraczającymi poza zmiany przerzutowe w wątrobie. Wszechstronność podejścia NICI wygląda obiecująco w zakresie identyfikacji sygnatur metabolicznych mających zastosowanie w kardiologii, ortopedii, pediatrii i radiologii. W planach jest dostarczenie oprogramowania do obrazowania metabolicznego na wszystkie platformy, podkreślając zaangażowanie projektu w tworzenie społeczności współpracującej poprzez gromadzenie narzędzi open-source. Podsumowując, projekt NICI wyłania się jako transformacyjna innowacja w obrazowaniu medycznym, która daje obietnicę przekształcenia diagnostyki, poprawy opieki nad pacjentem i pogłębienia naszego zrozumienia skomplikowanych procesów chemicznych zachodzących w ludzkim ciele.
Słowa kluczowe
NICI, tesla, skaner MRI, biomarkery metaboliczne, PET-CT, fosfor, choroba wątroby, rak płuc
