Light | 动态合成扫描光声跟踪监测体内外源探针的肝肾清除途径

文摘   2024-11-04 22:23   中国香港  
2024.10.31. 南方医科大学研究团队在《Light: Science & Applications》(IF=20.6)上发表研究文章 “Dynamic synthetic-scanning photoacoustic tracking monitors hepatic and renal clearance pathway of exogeneous probes in vivo”,介绍了一种基于动态合成扫描光声跟踪的方法,用于实时监测体内外源性探针的清除途径,特别是在肝脏和肾脏中的清除情况。

精准医学的进步需要了解药物清除途径,尤其是在肝脏和肾脏等器官中。PET/CT等传统技术会带来辐射危害,而光学成像在保持深度穿透和高分辨率方面存在挑战。

目前,对针对不同症状的候选药物进行的纵向研究很少。利用非电离光声断层扫描进行深层组织成像,本研究开发了一种时空分辨清除途径跟踪 (SRCPT)方法,为重要器官内的药物清除动力学提供了前所未有的见解。SRCPT解决了激光通量衰减等挑战,实现了药物清除途径的动态可视化和基本参数提取。

采用了一种基于频率分量选择的新型合成孔径聚焦技术(FCS-SAFT),具有无呼吸伪影的加权因子来提高三维成像分辨率。受此启发,研究了临床药物米托蒽醌的清除途径,揭示了当肝功能受损时肝脏清除率降低。

此外,免疫球蛋白G清除率分析显示不同肾损伤程度的小鼠之间存在显著差异。使用双标记探针[68Ga]DFO-IRDye800CW验证了方法的准确性,显示SRCPT和PET之间具有很强的正相关性。SRCPT有望精确定位药物清除途径,并增强肝脏和肾脏相关疾病的诊断和治疗。

  • SRCPT技术:利用PAT的深穿透特性,结合蒙特卡罗校正的经验数学模型(MC-EMM)算法,对组织中的探针进行光声成像,实现对药物清除动态的实时监测。

  • FCS-SAFT算法基于合成孔径聚焦技术(SAFT),采用频率成分选择和无呼吸伪影加权因子,提高了三维成像的分辨率,能够有效分离血管和组织信号。

小鼠肝脏中小分子A1094在1064nm处使用MC-EMM的SRCPT


小鼠米托蒽醌的高分辨率3D PA成像


米托蒽醌的SRCPT


SRCPT监测正常小鼠和轻度AKI或重度AKI小鼠肾脏中ICG标记的IgG(ICG-IgG)在780nm处的沉积


[68Ga]DFO-IRDye800CW在小鼠肾脏和肝脏中的SRCPT和PET


文章链接

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01644-6



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