Duken biolääketieteen insinöörit toivovat, että uusi laite voisi havaita Alzheimerin biomarkkerin
Julkaisupäivä:
DURHAM – Duken yliopiston biolääketieteen insinöörit ovat kehittäneet uuden kuvantamislaitteen, joka pystyy mittaamaan silmän takaosassa olevan verkkokalvon eri kerrosten paksuuden ja rakenteen. Ennakkotulosta voitaisiin käyttää Alzheimerin taudin biomarkkerin havaitsemiseen, mikä saattaa tarjota laajalle levinneen varhaisvaroitusjärjestelmän taudille.
Tulokset näkyvät verkossa Scientific Reports -lehdessä.
"Aiemmat tutkimukset ovat havainneet verkkokalvon ohenemista Alzheimerin tautia sairastavilla potilailla, mutta lisäämällä mittaukseen valonsirontatekniikan olemme havainneet, että verkkokalvon hermosäikekerros on myös karheampi ja sekavampi", sanoi Adam Wax. biolääketieteen tekniikka Dukessa. "Toivomme, että voimme käyttää tätä tietoa luodaksemme helpon ja halvan seulontalaitteen, joka ei olisi saatavilla vain lääkärin vastaanotolla, vaan myös paikallisessa apteekissa."
Alzheimerin taudin diagnoosit tehdään tällä hetkellä vasta sen jälkeen, kun potilaalla alkaa olla kognitiivisen heikkenemisen oireita. Silloinkin ainoa tapa lopullisesti määrittää, että Alzheimerin tauti oli syynä, on kalliilla MRI- ja PET-skannauksilla tai ruumiinavauksella. Mutta jos taudin eteneminen voidaan pysäyttää varhaisilla toimenpiteillä, kuten lääkkeillä ja henkisellä harjoituksella, potilaiden elämänlaatu voi parantua huomattavasti. Tästä syystä tutkijat etsivät biomarkkereita, joita voitaisiin käyttää taudin varhaisvaroitusmerkkeinä.
Yksi tällainen mahdollinen biomarkkeri tulee verkkokalvosta, joka on kirjaimellisesti aivojen jatke ja osa keskushermostoa. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että Alzheimerin tauti voi aiheuttaa verkkokalvon rakenteellisia muutoksia, etenkin verkkokalvon sisäkerrosten ohenemista.
"Verkkokalvo voi tarjota helpon pääsyn aivoihin, ja sen oheneminen voi olla osoitus hermokudoksen määrän vähenemisestä, mikä voi tarkoittaa Alzheimerin tautia", Wax sanoi.
Muut sairaudet, kuten glaukooma ja Parkinsonin tauti, voivat kuitenkin aiheuttaa verkkokalvon ohenemista. Epäjohdonmukaiset testitulokset voivat johtua myös eroista tämän tyyppisissä mittauksissa useimmin käytettyjen koneiden, optisen koherenssin tomografialaitteiden (OCT) välillä ja siitä, miten tutkijat käyttävät niitä.
Uudessa artikkelissa Wax ja hänen jatko-opiskelijansa Ge Song osoittavat, että Alzheimerin taudin hiirimallin verkkokalvon ylin neuronikerros osoittaa muutosta rakenteellisessa koostumuksessaan. Yhdessä tämän kerroksen paksuuden muutoksia koskeviin tietoihin uusi mittaus voisi osoittautua helpommin saatavilla olevaksi Alzheimerin taudin biomarkkeriksi.
"Uusi lähestymistapamme voi mitata verkkokalvon hermosäikekerroksen karheutta tai rakennetta", Song sanoi. "Se voi tarjota nopean ja suoran tavan mitata Alzheimerin taudin aiheuttamia rakenteellisia muutoksia, jolla on suuri potentiaali taudin biomarkkerina."
OCT on ultraäänen optinen analogi. Se toimii lähettämällä valoaaltoja kudoksiin ja mittaamalla, kuinka kauan niiden palautuminen kestää. Vaikka se on erittäin hyödyllinen kuvantamistekniikka, jota käytetään yleisesti monenlaisten diagnoosien tekemiseen, sillä on rajoituksia.
Lisätietojen keräämiseksi Wax ja Song lisäsivät mittauksen, jota kutsutaan kulmaresoluuttiseksi matalakoherenssiinterferometriaksi (a/LCI), joka käyttää sironneen valon kulmia kerätäkseen lisää tietoa kudoksen rakenteesta. Yhdistämällä nämä kaksi mittausta tutkijat voivat poimia sekä paksuus- että rakenteellisia tietoja jokaisesta verkkokalvon kerroksesta.
"A/LCI-mittaukset täydentävät paksuusmittauksia parantaakseen kvantitatiivisempien biomarkkerien mahdollista käyttöä Alzheimerin taudissa", Song sanoi. "Et saa verkkokalvon tekstuuri- ja rakennetietoa pelkällä MMA:lla. Tarvitset molemmat kuvantamismenetelmät. Se on tärkein innovaatio."
Tutkijat työskentelevät nyt sisällyttääkseen tämän lisätyn kyvyn edulliseen OCT-järjestelmään, jota Wax kehittää spinoff-yhtiön nimeltä Lumedica. Vaikka perinteiset OCT-koneet painavat yli 60 puntaa, vievät koko pöydän ja maksavat $50 000–$120 000, Waxin muotoilu painaa neljä kiloa, on suunnilleen lounaslaatikon kokoinen ja Wax odottaa, että sitä myydään hintaan. alle $15 000.
Avain Waxin suunnitteluun on 3D-tulostettu osa, joka käyttää symmetriaa kompensoidakseen mekaanisia epäjohdonmukaisuuksia, joita voi syntyä perinteisissä OCT-laitteissa, jotka johtuvat niin pienistä kuin hienovaraisista lämpötilan muutoksista. Song on myös työstänyt 3D-tulostettua rotaatioprismaa, jonka avulla a/LCI voi skannata koko verkkokalvon.
"Olemme innoissamme, koska tämä tutkimus osoittaa uuden tavan käyttää edullisia OCT-tekniikoita perinteisten verkkokalvosairauksien seulonnan lisäksi", Wax sanoi. "Jos voimme käyttää näitä laitteita ikkunana hermoston rappeutumissairauksien varhaisiin merkkeihin, voimme ehkä auttaa ihmisiä pääsemään varhaiseen interventiohoitoon ennen kuin on liian myöhäistä."
Tätä tutkimusta tuki National Institutes of Health (R21AG056245, P30EY005722).
SITEAN: "Alzheimerin taudin verkkokalvon biomarkkerien multimodaalinen koherentti kuvantaminen hiirimallissa", Ge Song, Zachary A. Steelman, Stella Finkelstein, Ziyun Yang, Ludovic Martin, Kengyeh K. Chu, Sina Farsiu, Vadim Y. Arshavsky, Adam Wax . Tieteelliset raportit, 13. toukokuuta 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-64827-2.
Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire