형광 센서를 이용한 뇌 영상 기법으로 알츠하이머 병변을 밝히다

Seoul과학자들은 알츠하이머 병을 위해 뇌를 영상화하는 방법을 향상시키고 있습니다. 새로운 형광 센서는 수술 없이 실시간으로 뇌를 영상화할 수 있게 할 것입니다. 이러한 센서는 신경전달물질의 수준을 감지할 수 있어, 알츠하이머와 같은 신경 퇴행성 질환의 진단에 도움을 줄 수 있습니다.

이 발전의 핵심 사항:

• 보호막 역할을 하는 혈액-뇌 장벽(BBB)은 센서 전달에 어려움을 제공합니다.
• 형광 센서는 아데노신 삼인산(ATP)과 같은 작은 분자를 감지할 수 있습니다.
• 엑소좀에 캡슐화하면 센서가 BBB를 효과적으로 통과할 수 있습니다.

Yi Lu와 그의 팀은 이러한 센서의 전달 방법에 혁신을 이루었습니다. 그들은 ATP 압타머 센서를 뇌 세포에서 추출한 엑소좀에 넣었습니다. 엑소좀은 혈뇌 장벽을 쉽게 통과할 수 있는 작은 소포입니다.

실험실 테스트에서, 엑소좀에 장착된 센서는 기존 방법보다 4배 더 효율적으로 내피 세포층을 통과했습니다. 이 센서는 뇌 세포의 ATP에 결합하면 빛을 발산하여 ATP 수준을 실시간으로 효과적으로 측정할 수 있음을 보여주었습니다.

연구자들은 이 방법을 알츠하이머병을 앓고 있는 쥐들에게 실험하였습니다. 센서를 엑소좀 내부에 주입하거나 별도로 주입하였는데, 센서를 단독으로 주입했을 경우 대부분 혈액, 간, 신장, 폐에 머무른 반면, 엑소좀 내부에 넣은 센서는 뇌에 집중되었습니다. 이는 엑소좀을 이용한 센서 전달이 뇌를 표적으로 하는 데 더 효과적이라는 것을 보여줍니다.

엑소좀에 탑재된 센서들은 뇌의 중요한 부위에서 낮은 ATP 수치를 감지했습니다. 이 부위들은 해마, 피질, 그리고 서브큘롬입니다. 이러한 영역에서 ATP 수치가 낮다는 것은 알츠하이머병을 의미합니다.

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이 발전은 알츠하이머 병의 진단과 치료에 도움을 줄 수 있습니다. 기술이 발전함에 따라 다른 중요한 뇌 화학 물질을 발견하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 다양한 뇌 상태를 이해하고 특정 치료법을 개발하는 데 기여할 수 있습니다.

이것은 매우 흥미로운데, 이유는 실시간 영상화가 가능해지기 때문입니다. 현재의 방법들은 종종 혈뇌 장벽을 통과하는 데 어려움을 겪는 인간이 만든 구성 요소나 침습적인 절차를 필요로 합니다. 이 새로운 방법은 자연적인 요소를 사용하여 더 안전하고 효율적입니다.

이 연구는 미국 국립보건원(NIH), 웰치 재단, 일리노이 대학교 어바나-샴페인의 NIH 화학-생물학 인터페이스 훈련 프로그램, 그리고 국립과학재단 대학원 연구 장학금의 지원을 받았습니다.

이 연구는 뇌 건강에 대한 우리의 이해를 바꿀 수 있습니다. 실시간으로 신경전달물질 수치를 측정함으로써 문제를 조기에 진단하고 치료를 개선할 수 있습니다. 놀랍게도 엑소좀에 센서를 포장하면 뇌 영상 촬영을 어렵게 만든 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있습니다.

알츠하이머 연구에서 엑소좀 내부의 형광 센서는 유용한 도구입니다. 이러한 센서는 중요한 뇌 화학물질을 비침습적으로 측정할 수 있는 방법을 제공합니다. 이를 통해 신경퇴행성 질환을 진단하고 치료하는 새로운 방법이 개발될 수 있습니다.