神经生物学|创新性PET示踪剂 准确鉴定髓鞘损伤程度

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髓鞘（myelin）损伤是免疫介导的神经系统疾病多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）的标志。保护膜遭到破坏神经冲动就会受损，症状包括刺痛、麻木、虚弱和瘫痪。

目前缺乏可靠的髓鞘病变直接成像方法，医生一般依靠核磁共振成像（MRI）。MRI的缺点是无法定量，且不能区分脱髓鞘（demyelination）和炎症。

芝加哥大学医学院和美国国立卫生研究院等多机构组成的研究小组1月12日在《Scientific Reports》报道了一种使用正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）评估髓鞘损伤的新型微创方法。

用放射性分子靶向位于脱髓鞘的轴突的电压门控钾离子通道蛋白，基于这种分子的PET成像可以提供有关生化进程的定量信息。

（再生疗法效果直观评估）

“健康的有髓鞘的神经元钾离子通道通常埋在髓鞘里，”芝加哥大学外围神经病变中心主任、神经系统疾病教授Brian Popko博士说。“髓鞘一旦丢失，这些通道就会暴露出来。在脱髓鞘作用下它们不断迁移，水平也不断升高。”

已知4—氨基吡啶（4-aminopyridine），即MS治疗药物达伐吡啶（dalfampridine）可以与暴露的钾离子通道结合，从而部分恢复神经传导缓解MS症状。使用MS小鼠模型，研究人员证明药物在脱髓鞘的或裸漏的中枢神经系统区域可以发生积累。

为了追踪钾离子通道蛋白，在芝加哥大学生化和分子生物学教授Pancho Bezanilla博士团队的帮助下，研究小组测试了几种4—氨基吡啶的含氟衍生物与钾离子通道的结合能力。最终发现3氟-4氨基吡啶（3-fluoro-4-aminopyridine，3F4AP）的预期效果最好。再用氟-18标记3F4AP，以便PET检测。

“大鼠实验表明，该示踪剂在脱髓鞘部位的积累程度比正常对照区高，”Popko说。

通过与NIH的科学家合作，研究人员又在健康猴子身上证实，放射性标记的3F4AP可以进入灵长类动物大脑，并定位在没有髓鞘的区域。

“以往的PET示踪剂由于都能跟髓鞘相结合，因此表现为报告信号减弱，无法准确呈现病变大小，”文章一作Pedro Brugarolas博士说。“3F4AP是第一个随脱髓鞘作用信号递增的示踪剂，解决了目前MS检测的技术壁垒。”

示踪剂检测钾离子通道变化的潜在应用无处不在，适用疾病范围包括脑外伤、脊髓损伤、脑缺血和包括阿尔兹海默症在内的神经退行性疾病。“与MRI相辅相成，它能帮助医生确定患者对再生疗法的反应，以及确定髓鞘分解对其他中枢神经系统紊乱有多大影响。”

Development of a PET radioligand for potassium channels to image CNS demyelination

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