Μοριακή απεικόνιση στην Πυρηνική Ιατρική

Ποιες πληροφορίες λαμβάνονται από τις τεχνικές μοριακής απεικόνισης;
1. Πληροφορίες σχετικά με τις φυσιολογικές ή παθοφυσιολογικές λειτουργίες σε επίπεδο κυττάρου (Κυτταρική και Μοριακή Βιολογία, Γενετική, διακυτταρική επικοινωνία).
2. Μοναδικές δυνατότητες ποσοτικής εκτίμησης βιολογικών διεργασιών σε ζώντες οργανισμούς.
3. Στοιχεία, τα οποία σχετίζονται με την έκφραση υποδοχέων, έχουν ιδιαίτερη αξία για τη διάγνωση και τη θεραπευτική αντιμετώπιση νοσημάτων.
Οι αρχές της χρήσης των ραδιοφαρμάκων εφαρμόζονται για την απεικόνιση τόσο σε in vitro όσο και σε in vivo μελέτες.

Τι είναι τα ραδιοφάρμακα;
Είναι ακτινοενεργές ουσίες, οι οποίες χορηγούνται στον εξεταζόμενο και - κατόπιν - παρακολουθείται η πορεία τους βάσει της ακτινοβολίας που εκπέμπουν (στο πλαίσιο μιας βιολογικής ή βιοχημικής διεργασίας στον οργανισμό). Η χρήση των ραδιοφαρμάκων επιτρέπει:
1. τη μη επεμβατική απεικόνιση φυσιολογικών διεργασιών.
2. τον προσδιορισμό και την ποσοτική εκτίμηση ουσιών και σηματοδοτικών οδών, που θεωρείται ότι παίζουν ρόλο για την εμφάνιση διαταραχών της κυτταρικής λειτουργίας.
3. τον προσδιορισμό παθολογικών διεργασιών που συμμετέχουν σε διάφορα νοσήματα (π.χ. διαταραχές της αιματικής ροής, της κυτταρικής μεμβράνης ή των μεταβολικών οδών, υποξία). 4. τον προσδιορισμό εναλλακτικών τύπων μοριακής διαμόρφωσης υποδοχέων, οι οποίοι έχουν επιπτώσεις στην ενεργοποίηση των υποδοχέων και στη διακυτταρική επικοινωνία.

Ποιες μοριακές αλληλεπιδράσεις είναι δυνατό να μελετηθούν;
Η κλασική μοριακή απεικόνιση των υποδοχέων περιλαμβάνει την επισήμανση μιας ουσίας, η οποία προσομοιάζει προς τον φυσιολογικό συνδέτη του υποδοχέα στις συνάψεις. Η διαδικασία αυτή παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις συνδέτη – υποδοχέα στη Νευροφυσιολογία και την επίδραση των εναλλακτικών τρόπων σύνδεσής τους για την εμφάνιση συγκεκριμένων νευρολογικών και ψυχιατρικών διαταραχών. Επίσης, είναι γνωστό ότι οι αλληλεπιδράσεις συνδέτη – υποδοχέα παίζουν σημαντικό ρόλο και για άλλες παθολογικές καταστάσεις, όπως είναι ο σακχαρώδης διαβήτης και ο καρκίνος.
Άλλες μορφές μοριακής αλληλεπίδρασης, που είναι δυνατό να μελετηθούν, περιλαμβάνουν τα σύμπλοκα:
1. αντιγόνου – αντισώματος
2. ενζύμου – υποστρώματος
3. ουσιών μεταφορέων – υποστρώματος
Κατά τις μελέτες in vivo, η ποσότητα του χορηγούμενου ραδιοφαρμάκου βρίσκεται σε πολύ χαμηλότερα επίπεδα από αυτά των θεραπευτικών δόσεων, ώστε να αποφεύγονται ανεπιθύμητες ενέργειες.
Μια επιπλέον απεικονιστική τεχνική αφορά τη χορήγηση συνθετικών ολιγονουκλεοτιδίων, τα οποία έχουν παραχθεί ώστε να συνδέονται με πεπτίδια ή συγκεκριμένες νουκλεοτιδικές αλληλουχίες.

Ποιοι παράγοντες λαμβάνονται υπόψη κατά την αξιολόγηση ουσιών για μελέτες μοριακής απεικόνισης;
Διάφοροι παράγοντες λαμβάνονται υπόψη για την αξιολόγηση ουσιών που είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν σε μελέτες μοριακής απεικόνισης. Οι παράγοντες αυτοί ταξινομούνται ανάλογα με το εάν έχουν σχέση με τον συνδέτη ή την ουσία – στόχο της απεικόνισης. Ωστόσο, μία τέτοια σαφής διάκριση δεν είναι πραγματική, καθώς πολλοί από τους παράγοντες αφορούν κυρίως το σύμπλοκο συνδέτη – στόχου παρά κάποιο από τα δύο συστατικά του στοιχεία.

Χαρακτηριστικά του συνδέτη
1. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά (π.χ. μέγεθος, φορτίο, διαλυτότητα, επισήμανση με ραδιοϊσότοπο).
2. Χορήγηση (π.χ. ενδοφλέβια, τοπική).
3. Σύνδεση με τον στόχο (π.χ. συγγένεια, ειδικότητα, μοριακή διαμόρφωση).
4. Βιολογικές επιδράσεις (π.χ. τοξικότητα, ανοσογονικότητα, ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση υποδοχέα).
5. Κινητική της ουσίας στον οργανισμό (π.χ. μεταβολισμός, απέκκριση).

Χαρακτηριστικά της ουσίας - στόχου
1. Εντόπιση (π.χ. σε ιστούς, στα κύτταρα).
2. Προσβασιμότητα ως προς τον συνδέτη (π.χ. αιμάτωση, παρουσία φραγμών, διαπερατότητα τριχοειδών).
3. Έκφραση (π.χ. πυκνότητα ανά κύτταρο, αναλογία κυττάρων που την εκφράζουν, μοριακή διαμόρφωση, βιολογική τροποποίηση).
4. Λειτουργικότητα.
5. Κινητική της ουσίας στον οργανισμό (π.χ. μεταβολισμός, ρυθμός σύνδεσης με τον συγκεκριμένο συνδέτη).

Μοριακή απεικόνιση στην κλινική πράξη
Η απεικόνιση κυττάρων έχει χρησιμοποιηθεί για τη διαγνωστική διερεύνηση λοιμώξεων με την επισήμανση λευκοκυττάρων με In-111 ή Tc-99m.
Στη Νευρολογία, αξιολογούνται σε κλινικές μελέτες κυτταρικές θεραπείες για τη νόσο Parkinson και Huntington. Η τεχνική PET εφαρμόζεται για την παρακολούθηση της εξέλιξης της νόσου και τη διαπίστωση θεραπευτικού αποτελέσματος (ως προς το σύστημα της ντοπαμίνης ή τον μεταβολισμό της γλυκόζης) μετά την εφαρμογή παρεμβάσεων με βλαστικά κύτταρα.
Στην Καρδιολογία, τα βλαστικά και τα προγονικά κύτταρα έχουν χρησιμοποιηθεί σε κλινικές μελέτες για τη βελτίωση της μυοκαρδιακής λειτουργίας σε ασθενείς με οξεία ισχαιμία του μυοκαρδίου ή με χρόνια καρδιακή ανεπάρκεια. Η παρακολούθηση των κυττάρων αποτελεί σημαντικό στοιχεία για τη διαπίστωση της επιτυχούς μεταφοράς τους στις περιοχές με βλάβη. Τα κύτταρα είναι δυνατό να επισημανθούν με ραδιοφάρμακα για την πραγματοποίηση μελετών SPECT ή PET. Η τεχνική PET έχει, επίσης, εφαρμοστεί για την απεικόνιση της επιτυχούς μεταφοράς γονιδίων στο μυοκάρδιο.
Στην Ογκολογία, συνεχίζεται η ανάπτυξη κυτταρικών θεραπειών. Η παρακολούθηση των κυττάρων με εφαρμογή της τεχνικής SPECT ή PET επιτρέπει την αξιολόγηση των θεραπευτικών επιδράσεων στις νεοπλασίες ή στους λεμφαδένες και παρέχει πληροφορίες για την υποχώρηση της νόσου. Η καταγραφή των μεταβολικών διεργασιών στην περιοχή της βλάβης προσφέρει ενδείξεις για τη λειτουργική έκβαση των κυτταρικών θεραπειών.
Ο προσδιορισμός βιολογικών δεικτών, οι οποίοι συνδέονται με παθολογικές καταστάσεις, αποτελεί άλλη μια περιοχή ερευνητικού ενδιαφέροντος. Παράλληλα, μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη καινούργιων παραγόντων απεικόνισης.

Μοριακή απεικόνιση και ανάπτυξη νέων φαρμάκων
Η διακυτταρική επικοινωνία έχει αποδειχθεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο για την εμφάνιση διαταραχών της κυτταρικής λειτουργίας. Συνεπώς, η έρευνα για την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών ουσιών, οι οποίες θα παρεμβαίνουν στις αντίστοιχες σηματοδοτικές οδούς, αποτελεί μια από τις πιο ενεργές περιοχές μελετών.
Η μοριακή απεικόνιση συμβάλλει στον προσδιορισμό των φαρμακευτικών επιδράσεων σε επίπεδο κυτταρικής λειτουργίας και στη μελέτη της κατανομής του φαρμάκου in vivo. Η προσέγγιση αυτή έχει ήδη εφαρμοστεί με επιτυχία για την αξιολόγηση των επιδράσεων μονοκλωνικών αντισωμάτων και πεπτιδίων, ενώ οι τεχνικές SPECT και PET χρησιμοποιούνται πλέον όλο και περισσότερο για τη μελέτη καινούργιων φαρμακευτικών παραγόντων (συμπεριλαμβανομένων των αναστολέων σηματοδοτικών οδών και ουσιών που επιδρούν σε συγκεκριμένους υποδοχείς).

Πηγή