Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Биологиялық таралу – тәжірибелік жануарларда немесе адамдарда қызығушылық тудыратын заттардың таралуын қадағалау әдісі. Мысалы, ПЭТ (позитрондық эмиссиялық томография) сканилеуі үшін жаңа заттарды жасау кезінде, радиоактивті изотоп пептидпен (ақуыздың құрамдық бөлігі) химиялық байланысқа түседі. Осы изотоптар класы позитрондарды (электронмен бірдей массалы, бірақ оң зарядты антиматерия бөлшектері) шығарады. Ядродан шығарылғанда позитрондар электронмен кездесіп, жойылғанда екі гамма сәулесін түзетіп, қарама-қарсы бағытта таралады. Бұл гамма сәулелерін өлшеуге болады және стандартпен салыстырып, сандық мәнін анықтауға болады.
Biodistribution is a method of tracking where compounds of interest travel in an experimental animal or human subject. For example, in the development of new compounds for PET (positron emission tomography) scanning, a radioactive isotope is chemically joined with a peptide (subunit of a protein). This particular class of isotopes emits positrons (which are antimatter particles, equal in mass to the electron, but with a positive charge). When ejected from the nucleus, positrons encounter an electron, and undergo annihilation which produces two gamma rays travelling in opposite directions. These gamma rays can be measured, and when compared to a standard, quantified.
Мақсаты мен нәтижелері
Пайдалы радиобелгіленген қосылыс – бұл ми немесе ісіктер сияқты дененің белгілі бір бөліктерін медициналық бейнелеуге (радиоактивтіліктің төмен дозаларын енгізу арқылы) немесе ісіктерді емдеуге (радиоактивтіліктің жоғары дозаларын енгізуді талап ететін) қолайлы зат. Екі жағдайда да қосылыс мақсатты органда жинақталуы керек, ал артық мөлшері организмнен жылдам шығарылуы тиіс. Медициналық диагностикалық бейнелеуде бұл айқын диагностикалық кескінді (жоғары кескін контрастын) қамтамасыз етеді, ал сәулелік терапияда мақсатты нысанаға (мысалы, ісікке) шабуыл жасауға және мақсат емес органдарға зиянды әсерді азайтуға мүмкіндік береді. Жаңа диагностикалық немесе терапиялық қосылысты әзірлеу кезінде адам үшін қауіпсіздігін қоса алғанда, қосымша факторларды бағалау қажет. Тиімділік тұрғысынан қарағанда, биологиялық таралу маңызды аспекті болып табылады, оны диссекциялау немесе бейнелеу арқылы өлшеуге болады.
A useful novel radiolabelled compound is one that is suitable either for medical imaging of certain body parts such as brain or tumors (injecting low doses of radioactivity) or for treating tumors (requiring injection of high doses of radioactivity). In both cases, the compound needs to accumulate in the target organ and any surplus compound present needs to clear the body rapidly. In medical diagnostic imaging, this then produces a clear diagnostic image (high image contrast), and in radiotherapy leads to an attack of the target (e. g. tumor) while minimizing side effects to non target organs. Additional factors need to be evaluated in the development of a new diagnostic or therapeutic compound, including safety for humans. From an efficacy point of view, the biodistribution is an important aspect which can be measured by dissection or by imaging.
Дисекция арқылы
Мысалы, радиоактивті белгіленген жаңа қосылыс 16-20 кеміргіштің (әдетте егеуқұйрық немесе елік) тобына тамырға жіберіледі. 1, 2, 4 және 24 сағат сайын жануарлардың кіші топтары (4-5) өлтіріліп, содан кейін тіндері бөлінеді. Қызығушылық тудыратын органдар (әдетте: қан, бауыр, селезенк, бүйрек, бұлшық ет, май, бүйрекүсті бездер, ұйқы без, ми, сүйек, асқазан, жіңішке ішек, үлкен ішектің жоғарғы және төменгі бөлімдері, егер ісік болса) алдын ала салмақталған контейнерлерге салынып, салмақталғаннан кейін радиоактивтілікті өлшейтін құрылғыға (мысалы, гамма сәулеленуді) орналастырылады. Тіндік радиоактивтілік концентрациясын енгізілген дозаға қатысты нормалдау арқылы, ағзаның немесе биологиялық тіндердің граммына шаққандағы енгізілген дозаның проценттік көрсеткіштеріндегі мәндер алынады. Нәтижелер қосылыстың жануар ағзасында қалай қозғалатынын және қай жерде жиналатынын көрсетеді.
For example, a new radiolabelled compound is injected intravenously into a group of 16 20 rodents (typically mice or rats). At intervals of 1, 2, 4, and 24 hours, smaller groups (4 5) of the animals are euthanized, then dissected. The organs of interest (usually: blood, liver, spleen, kidney, muscle, fat, adrenals, pancreas, brain, bone, stomach, small intestine, and upper and lower large intestine, a tumor if present) are placed in pre weighed containers and weighed, then placed into a device that measures radioactivity (e. g. gamma radiation). Normalizing the tissue radioactivity concentrations to the injected dose gives values in units of percent of the injected dose per gram of organ or biological tissue. The results give a dynamic view of how the compound moves through the animal and where it is retained.
Суреттеу арқылы
Дисекция процедурасына ұқсас, жануарларға радиобелгіленген қосылыстың төмен дозасы енгізіледі. Инъекциядан кейін белгіленген уақыттарда ПЭТ немесе СПЕКТ суреттері алынады, әдетте анатомиялық анықтама үшін КТ немесе МР суреттері де алынады. Радиоактивтілік концентрациясы қызығушылық тудыратын әртүрлі органдар үшін ПЭТ немесе СПЕКТ суреттерінен өлшенеді. Бұл, мысалы, КТ суретінен органдардың көлемін өлшеуді қамтиды (дисекция процедурасындағыдай органдарды таразылау емес) немесе ағзаның өкілді бөлігіндегі радиоактивтілік концентрациясын бағалауды қамтиды. Тіндік радиоактивтілік концентрациясын енгізілген дозаға нормалдау арқылы ағзаның немесе биологиялық тіннің миллилитріне енгізілген дозаның проценттік шамасымен мәндер алынады. Бейнелеудің артықшылығы – жануарларды қажетті уақыттың барлығында немесе бір бөлігінде анестезияға салуға болады, яғни бұл процедура үшін аз жануарлар қажет, және олардың барлығы тірі қалдырылады. Бұл инвазивті емес процедура саналады. Сонымен қатар, процедура клиникадағы медициналық диагностикалық бейнелеумен бірдей, бірақ екі негізгі айырмашылық бар: 1) әзірлену үстіндегі жаңа қосылыстар егжей-тегжейлі тәжірибелік жоспарды қарау және бекіту шарттарымен жануарларға енгізілуі мүмкін, ал клиникалық дәрігерлер тек адамдарда қолдануға қатаң сыналып, бекітілген радиобелгіленген қосылыстарды ғана енгізе алады; 2) жануарлар әдетте сканерлеу барысында (бірнеше минутқа созылатын) анестезияға алынуы керек, ал адамдар ояу күйде болады және сканерлеу кезінде тек тыныш тұруы керек.
Similar to the dissection procedure, animals are injected with a low dose of a radiolabelled compound. At the chosen time points after injection, PET or SPECT images are acquired, typically also a CT or MR image for anatomical reference. The radioactivity concentration is measured from the PET or SPECT images for the various organs of interest. This may include measuring the volume of these organs e. g. from the CT image (rather than weighing the organs as in the dissection procedure) or assessing the radioactivity concentration in a representative part of the organ. Normalizing the tissue radioactivity concentrations to the injected dose gives values in units of percent of the injected dose per milliliter of organ or biological tissue. A benefit of imaging is that the animals can be anaesthetized for imaging for several or all the required time points, that is few animals are required for this procedure and all of them are kept alive. This is considered a non invasive procedure. In addition, the procedure is in essence the same as for medical diagnostic imaging in the clinic with two main differences: (1) novel compounds under development may be injected into animals subject to scrutiny and approval of the detailed experimental plan while clinicians can only inject radiolabelled compounds that had been tested rigorously and approved for use in humans; (2) animals usually need to be anaesthetized for the duration of the scan (on the order of minutes) while humans are awake and simply need to stay still during the scan.
Гендік терапияда биологиялық үлестірудің инвазивті емес бейнелеуі
Гендік терапияда ген жеткізу векторларын, мысалы вирустарды, олардың бөлшектерінің таралуына немесе трансдукция үлгісіне қарай бейнелеуге болады. Біріншісі – вирустарды контрасттық затпен белгілеу, олар МРТ немесе SPECT/PET сияқты бейнелеу әдістерінде көрінеді, ал екіншісі – ген жеткізу векторының маркерлік генін иммуногистохимиялық әдістермен, оптикалық бейнелеу арқылы немесе тіпті ПТР көмегімен көруді білдіреді. Клиникаларда зерттеу мақсатында қолжетімді бейнелеу жабдықтарының пайда болуы инвазиялық емес бейнелеуге үлкен үлес қосты. Мысалы, авидин көрсетілген бакуловирустарды егеуқұйрық миында биотинилденген темір бөлшектерімен қаптау арқылы МРТ-де бейнелеуге болады. Темір вирусы бөлшектерінің таралуы бүйірлік қарыншалардың қабықтық плекс жасушаларында шоғырланғаны байқалды.
In gene therapy, gene delivery vectors, such as viruses, can be imaged according either to their particle biodistribution or their transduction pattern. The former means labeling the viruses with a contrast agent, being visible in some imaging modality, such as MRI or SPECT/PET and latter means visualising the marker gene of gene delivery vector to be visible by the means of immunohistochemical methods, optical imaging or even by PCR. Non invasive imaging has gained popularity as the imaging equipment has become available for research use from clinics. For example, avidin displaying baculoviruses could be imaged in rat brain by coating them with biotinylated iron particles, rendering them visible in MR imaging. The biodistribution of the iron virus particles was seen to concentrate on the choroid plexus cells of lateral ventricles.