Molecular imaging and radionuclide techniques

Molekylär avbildning inom biomedicinsk forskning

Molekylär avbildning innebär icke-invasiva studier av biokemiska och fysiologiska processer hos levande djur och människor. Det blir allt viktigare inom klinisk forskning och diagnostik, liksom inom utvecklingen av nya läkemedel. Två mycket viktiga tekniker är positronemissionstomografi (PET) och magnetisk resonanstomografi (MRI), och nyligen har fusionen mellan PET och MRI förverkligats. Denna sammanslagna teknologi kallas PET-MRI. Utöver PET finns enkelfotonemissionstomografi (SPECT) som också kan kombineras med CT.

PET-MRI, en modern fusion av två teknologier

Konventionella PET-CT-skanners samregistrerar de funktionella PET-bilderna med datortomografibilder (CT) som erhållits strax före PET-undersökningen. Numera kan även PET-bilder också samregistreras med magnetisk resonanstomografi (MRI) som erhållits vid en annan tidpunkt än PET-skanningen. MRI föredras före CT eftersom det ger en markant förbättrad kontrast mellan mjuka vävnader och är särskilt användbar för studier av hjärnan. Dessutom möjliggör funktionell MRI (fMRI) icke-invasiv in vivo-studier av fysiologiska parametrar.

Detta har lett till utvecklingen av integrerade PET-MRI-skanners. MRI ger strukturell avbildning av kroppen genom att utnyttja beteendet hos atomkärnan hos grundämnet väte i närvaro av mycket starka magnetfält. Eftersom MRI inte bygger på joniserande strålning (till skillnad från CT) ger PET/MRI en markant reducerad stråldos, vilket möjliggör säkrare studier av nya patientgrupper eller friska försökspersoner. Dessutom kan PET- och MRI-skanningen utföras samtidigt istället för sekventiellt vilket förbättrar bildjusteringen och minskar artefakter på grund av rörelse.

Preklinisk PET-MRI

Perklinisk PET-MRI för smådjur har bättre upplösning för både funktionell (<1 mm) och strukturell avbildning (<100 μm) jämfört med de flesta nuvarande prekliniska instrument. In vivo-biodistribution, läkemedelsfarmakokinetik och farmakodynamik, terapeutiska effekter, vävnadsfunktion och penetration av blod-hjärnbarriären kan därför studeras med hög upplösning.

Den prekliniska PET-MRI-skannern erbjuder också potential för flera funktionella in vivo-mätningar av funktionella parametrar som är avgörande för utvärdering av läkemedels- eller terapieffekter. Dessa inkluderar vävnadsperfusion med både PET syre-15 vatten och MRI (kontrastförstärkning), regional syreförbrukning (syre-15 och BOLD, respektive) och molekylär avbildning (MRI-spektroskopi).

Translationell PET-MRI i samarbete med Uppsala PET-centrum vid Uppsala universitetssjukhus

Den 23 oktober 2014 invigdes Sveriges första PET-MRI-utrustning för människa vid Uppsala universitetssjukhus. Den nationellt tillgängliga utrustningen, finansierad av anslag från Vetenskapsrådet, användas för helkroppsundersökningar för att bland annat upptäcka tumörer och utvärdera terapier.

PET-MRI-undersökningarna möjliggör snabb överföring mellan prekliniska och kliniska miljöer. Endast små mängder att radiomärkt spårämne (långt under farmakologiska doser) krävs på grund av den höga känsligheten hos moderna PET-skanners (principen om "mikrodosering"). Detta innebär att risken för biverkningar är avsevärt lägre än för studier av farmakologiska doser.

Radiokemi

Vi erbjuder experitis inom radiokemi och radiokativ inmärkning av molekyler. Vårt radiokemilabb är väl utrustat för inmärkning av allt ifrån små molekyler till makromolekyler och nanopartiklar. Vi har tillgång till en bred palett av PET och SPECT radionulider (se nedan). För upprening och analys finns två Radio-UV-HPLC system.

Radioaktiv inmärkning av av en molekyl är lite speciellt och kräver ofta viss eftertanke tidigt i syntesplaneringen. Det är därför bra att kontakta oss tidigt i projektet så kan vi guida dig rätt från början.

Do you have a molecule in your project you want to label? Please get in contact with us as early as possible in your development process so we can discuss your needs and how to incorporate radiolabelling chemistry strategies.

In vitro methods

In vitro autoradiography

We use a cryostate for sectioning of organs or tumours into thin slices which can be applied to a piece of glass.

Ex vivo autoradiography

The animal is sacrificed and the organs are immediately frozen and sliced with the cryostate.

Radiometabolite studies

The in vivo stability of a tracer is an important parameter for sucessful imaging. The fraction of intact tracer can be used for kinetic modelling. The fraction of intact tracer can be obtained by analysing samples of blood, urine and homogenized organ extracts by radio-HPLC or radio-TLC.