臨床前神經(jīng)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(jīng)科學研究中的重要性
 
神經(jīng)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(nèi)神經(jīng)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(chuàng)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(jīng)能夠?qū)⑵鋺�用于包括大鼠和小鼠在�?nèi)的動物。fMRI不需要造影劑。我們只需監(jiān)測由于氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白轉(zhuǎn)換而產(chǎn)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(jiān)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(qū)域，其精確度可能比大多數(shù)其他非破壞性方法更高。
 
活體波譜可以研究體內(nèi)的代謝物。借此，我們可以獲得大腦區(qū)域的化學“指紋”。這些區(qū)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(shù)十種代謝物，包括與大腦能量通路有關的主要神經(jīng)遞質(zhì)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(yī)學博士會接受關于MRI的基本培訓，如果最終成為放射科醫(yī)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(jīng)將他們的知識融入到預先優(yōu)化的協(xié)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(jīng)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(nèi)的任何位置，而您最終看到的只是功能化示蹤劑所在的區(qū)域。
 
如果您單獨使用PET，則無法確定這些活動區(qū)域在體內(nèi)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(zhí)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(yōu)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(xiàn)更大的統(tǒng)計相關性，因為您可以使用掃描儀在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)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(jīng)常被忽視的巨大優(yōu)勢。
 
臨床前研究的發(fā)現(xiàn)能完全轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化。對動物使用PET和MRI成像與在醫(yī)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(jīng)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(nèi)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(zhí)行MRI掃描。
 
在另一款PET/MR設計中，小型PET環(huán)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(xiàn)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(fā)中風，我們可以對受影響的大腦區(qū)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(fā)中使用布魯克掃描儀。