臨床前神經科學-訪布魯克Biospin生物安全負責人

• 采訪布魯克BioSpin的生物安全負責人

 
MRI技術在臨床前神經科學研究中的重要性
 
神經科學研究如何幫助我們進一步了解腦機能
 
我們可以使用核磁共振成像（MRI）提供大腦的二維或三維圖像，用于研究其解剖構造、功能或分子機制……或這三者的結合。MRI的好處在于，研究人員可以選擇把重點放在解剖兼功能層面或是分子層面。
 
體內神經影像學能給我們提供關于大腦功能和代謝的哪些信息？
 
使用一種稱為擴散MRI的技術，我們能夠以非侵入性和非破壞性的方式，追蹤整個大腦的軸突方向，并創建大腦的連接圖。
 
在功能性方面，我們有多種選擇。功能MRI（fMRI）使我們能夠在大腦思考時觀察它。這項技術屬于臨床標準，在過去十多年里，我們已經能夠將其應用于包括大鼠和小鼠在內的動物。fMRI不需要造影劑。我們只需監測由于氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白轉換而產生的細微信號變化，即可清楚地檢測大腦活動。
 
此外，我們還能監測腦血流的變化，這是一個重要的標志。在中風研究中，我們可以看到受影響的大腦區域，其精確度可能比大多數其他非破壞性方法更高。
 
活體波譜可以研究體內的代謝物。借此，我們可以獲得大腦區域的化學“指紋”。這些區域的大小通常為幾毫米立方，定域活體波譜使我們能夠識別和量化其中的數十種代謝物，包括與大腦能量通路有關的主要神經遞質和分子。
 
并非所有生物學家都了解MRI技術，為什么？
 
MRI通常不屬于生物學課程范疇。醫學博士會接受關于MRI的基本培訓，如果最終成為放射科醫生，還會接受進一步的相關訓練。但對于生物學家而言，他們與MRI的接觸始于將其用于解決生物學問題。我以前兼修生物學和化學課程，而關于NMR和MRI的所有基礎知識，我是在化學課程中學到的。如果我只學習生物學，我將對MRI的巨大潛力一無所知。
 
每個生物學家都會學習如何使用光學顯微鏡，但除非所在大學配備有臨床前MRI掃描儀，他們很難對MRI技術有所了解。布魯克的MRI應用專家已經將他們的知識融入到預先優化的協議中，即使用戶對MRI不甚了解，也能快速解答生物學相關問題。
 
請概述MRI和PET/MRI在基礎神經科學研究中的應用和重要性。
 
PET缺乏解剖學信息。一般來說，使用PET，您可以追蹤示蹤劑在體內的任何位置，而您最終看到的只是功能化示蹤劑所在的區域。
 
如果您單獨使用PET，則無法確定這些活動區域在體內的位置，因為沒有解剖學相關參照。而使用PET/MRI組合，通過在灰度高分辨率MRI圖像上的彩色PET圖像，您可以高精度地看到示蹤劑的確切位置。
 
PET和MRI結合的重要性和美妙之處在于，您可以同時執行這兩種操作，并從MRI中獲得出色的軟組織對比。
 
與其他方法相比，這些成像技術有什么優勢？
 
除了非破壞性之外，還有一個事實是，我們可以使用更少的動物獲得更多的信息。
 
您可以實現更大的統計相關性，因為您可以使用掃描儀在數周或數月內反復研究同一只動物。在每個研究時點后，動物不會被處置。相反，我們掃描整個隊列，從所有動物那里獲取全部信息。每只動物都作為自己的對照。這減少了許多臨床前研究固有的生物散射問題。我認為這是一個經常被忽視的巨大優勢。
 
臨床前研究的發現能完全轉化為臨床應用嗎？臨床前腦成像能做到臨床上不可能做到的事情嗎？
 
是的，可以轉化。對動物使用PET和MRI成像與在醫院對患者使用臨床儀器進行的操作相同。當然，臨床前成像也有好處，比如在進入臨床前測試新的疾病治療方法。您還可以使用基因剔除模型來研究疾病進展的機制。
 
請介紹用于臨床前神經科學研究的布魯克儀器吧：
 
早在40多年前，我們就推出了一系列臨床前MRI掃描儀，在市場上處于領先地位。布魯克的臨床前MRI掃描儀品牌稱為BioSpecs，有各種不同的版本。您可以從一系列磁場中進行選擇。磁場越強，通常成像效果越好。您還需要確定孔徑，也就是磁體內部的小通道， 動物在檢查時就躺在里面。小孔徑掃描儀只能容納一只小鼠，而其他較大孔徑掃描儀可以容納大鼠甚至更大的動物。
 
我們的PET掃描儀也設有供大鼠和小鼠使用的小通道。我們還提供PET和MRI的組合。在其中一款PET/MR設計中，PET通道設在MRI通道的前面，所以這兩臺機器是相鄰的。動物安置在一種類似單軌的軌道上，首先進入PET通道進行快速掃描。然后將其向前移動約20英寸，在 MRI掃描儀中定位，執行MRI掃描。
 
在另一款PET/MR設計中，小型PET環直接安裝在MRI通道中，使動物能夠直接進入MRI掃描儀的中心，這也是PET掃描儀的中心，可以實現同時掃描。
 
這種儀器已用于研究哪些臨床前疾病模型？是否能夠幫助確定任何潛在的治療方法？
 
嗯，應用非常廣泛，從阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥模型到記憶、衰老和認知衰退模型等等。這種儀器也用于中風研究。通過在嚙齒類動物中人為地誘發中風，我們可以對受影響的大腦區域進行量化，這可能比任何其他不涉及解剖大腦的方法都更有效。許多制藥公司在藥物研發中使用布魯克掃描儀。