肌萎缩侧索硬化症药物成为帮助诊断神经变性的成像探针

圣裘德儿童研究医院的科学家们使用正电子发射断层扫描（PET）和依达拉奉（一种用于治疗ALS的药物）来检测导致脑损伤的氧化应激，为检测神经系统疾病提供了一条清晰的途径。

　　

正电子发射断层扫描（PET）是一种用于诊断癌症等疾病的核成像技术。圣犹大儿童研究医院的科学家们的一项创新进展增强了该技术检测神经系统疾病迹象的能力。研究人员将药物依达拉奉（一种用于治疗肌萎缩侧索硬化症（ALS）的抗氧化剂）重新用于中枢神经系统PET成像的探针。通过这种技术，研究人员可以检测到导致脑损伤的氧化应激，为检测神经系统疾病提供了一条清晰的途径。该研究结果于今日发表在《自然生物医学工程》上。

神经退行性疾病，如ALS和阿尔茨海默病，大多是通过身体症状来诊断的，而这些症状出现时，治疗往往为时已晚。活性氧和氮种类（RONS）是一组在细胞信号传导和生长中发挥重要作用的化学活性分子。然而，RONS的积累会导致氧化应激，从而引起组织损伤和功能障碍。氧化应激与影响大脑及其他中枢神经系统部位的疾病和状况有关，导致神经退行性变化。通过非侵入性成像技术检测氧化应激，有可能将ALS和阿尔茨海默病等疾病的诊断，进而治疗的时间大大提前，使治疗能够更具益处。

除了神经退行性疾病外，氧化应激还是许多其他神经系统疾病的一个因素，例如中风。在这种情况下，伤害不仅来自最初的损伤。

“继发性损伤通常来自免疫反应，这才是造成最多神经系统损伤的原因，”圣犹大放射科的通讯作者基尔·纽曼博士解释道。“免疫反应的一部分是活性氧和氮种类的爆发，有时被称为氧化爆发。”

在氧化爆发下释放的活性化学物质包括羟基和过氧自由基，这些短命的化学物质在大量存在时，可以作为氧化损伤级联反应的引信。作为一种抗氧化剂，依达拉奉自然会与RONS发生反应，这使得纽曼推测该药物可以被重新用于增强成像工作。纽曼的团队对依达拉奉进行了放射性标记，用放射性同位素替换分子中的原子，以便他能够追踪药物的运动和分解。当给药后，放射性标记的药物会释放出一种名为正电子的亚原子粒子，这种粒子的量小到只有PET扫描仪才能察觉，它会在药物积累的地方亮起：与RONS的积累处并排。

“成像的目标是促进对比度，因此我们希望有一种东西能够迅速与目标结合，但随后又能迅速清除，以便您能立即看到目标，”纽曼解释道。“这种药物的独特之处在于，当它与氧化应激反应时，它会发生巨大的结构和极性变化，使其留在细胞内并促进对比度。”

该药物在微量剂量下与RONS的出色结合能力意味着它非常适合用于PET成像，而它仍然可以在标准剂量下作为抗氧化剂治疗使用——这是一种诊断和治疗的双重打击。“我们的诊断测试使用的材料量仅为纳克到微克级别，身体甚至感觉不到它的存在，”纽曼说。

“最终，我们的目标是利用这项技术影响临床护理。将这种技术用于临床疾病管理的治疗干预是未来的发展方向。”

该研究的第一作者是弗吉尼亚大学的贾斯汀·怀尔德和台湾中山大学的孙宇阳。其他作者包括弗吉尼亚大学的傅仲晓、艾米丽·比安、梅丽莎·金凯德、阿登·韦布赖特、威廉·特雷尔、佐拉伊兹·库雷希、詹姆斯·斯通、比乔伊·昆杜和关嘉仪；圣犹大的斯宾塞·辛普森、伊桑·希尔、保琳娜·维兰纽瓦、沙什卡·佩雷拉和希瑟·谢泼德。

该研究得到了美国国立卫生研究院（R01EB028338-01、R01NS125788、R01NS125677、R01NS135793、R21NS127392、R21HD109025、NS135693）和ALSAC（圣犹大的筹款和宣传组织）的资助。