抗核污染藥丸如何也可以幫助MRI患者

當(dāng)美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的化學(xué)家Rebecca Abergel和她的團隊在2014年成功開發(fā)出抗輻射中毒藥物時，他們希望永遠(yuǎn)不必使用它。

這是因為藥丸中的活性藥物成分 - 科學(xué)家稱之為“螯合劑” - 旨在在發(fā)生可怕的事情時(例如核反應(yīng)堆熔化)從身體中清除放射性污染物，或更糟糕的是：在核攻擊中幸存下來。

現(xiàn)在，研究人員正在研究同樣的藥丸如何幫助保護(hù)人們免受其他物質(zhì)的潛在毒性 - 長期保留釓，這是廣泛用于MRI(磁共振成像)掃描的對比染料的關(guān)鍵成分。

“我一直對公共衛(wèi)生應(yīng)用感興趣，”Abergel說，他也是加州大學(xué)伯克利分校的核工程助理教授。“我們目前的工作可以幫助數(shù)千名依賴磁共振成像的患者更好地了解腫瘤可能位于何處以及是否癌變并擴散到其他器官，但是擔(dān)心由于釓內(nèi)的潴留可能造成的副作用身體。”

沒有原因的癥狀?

僅在美國，醫(yī)生每年就向大約3000萬患者開出MRI。與醫(yī)學(xué)X射線不同，MRI掃描可以拍攝患者器官的軟組織成分的詳細(xì)圖像，例如心臟，肝臟，腎臟，血管和大腦。MRI還可以幫助診斷肌肉扭傷和韌帶撕裂。

雖然X射線采用高能電離輻射，但MRI使用大磁鐵，無線電波和計算機來使我們體內(nèi)的氫原子發(fā)出微小的磁場，當(dāng)被發(fā)現(xiàn)時，它們被用來產(chǎn)生詳細(xì)的全身圖像內(nèi)臟，肌肉，肌腱和骨骼。

自從20世紀(jì)80年代商用以來，MRI一直被認(rèn)為是安全的。有人說，引入GBCAs或基于釓的造影劑，通過改善大腦和心臟內(nèi)血管的可見性，有助于進(jìn)一步徹底改變MRI。

當(dāng)注射到體內(nèi)時，GBCA增強了在MRI掃描期間由身體的氫原子發(fā)射的信號，其中沒有GBCA可以變得更弱并且隨時間改變方向。如今，大約三分之一的MRI都是用GBCA進(jìn)行的。

釓是一種銀白色的稀土金屬，是元素周期表底部鑭系元素中的15種金屬化學(xué)元素之一。釓是一種重金屬，它本身對身體有毒。因此，作為造影劑，它需要與有助于快速清除體內(nèi)釓的分子結(jié)合，特別是從腎臟通過排尿。

但是近年來，越來越多的MRI患者報告感覺異常癥狀 - 例如關(guān)節(jié)疼痛，身體疼痛，以及在MRI掃描后數(shù)天甚至數(shù)小時內(nèi)記憶喪失。一些患者還報告了長期的慢性副作用，如腎臟損害。根據(jù)Abergel的說法，這些癥狀可能與釓有關(guān)，釓已被證明可以沉積在骨骼中。其他研究發(fā)現(xiàn)，給予GBCA的MRI患者大腦中存在釓沉積物。

一些患者懷疑他們的新疾病的來源是在進(jìn)行MRI之前注射到他們體內(nèi)的GBCA。

目前沒有足夠的科學(xué)證據(jù)證明存在聯(lián)系，但Abergel希望填補這一空白：“通過伯克利實驗室基金會的慷慨支持者的資助，我們能夠建立Marcie Jacobs基金用于釓毒性研究和開始研究釓如何與生物分子和器官相互作用。釓會對患者產(chǎn)生毒性和可觀察癥狀的影響是什么?她說。

尋找更好的方法來減少體內(nèi)有毒的釓滯留

雖然Abergel的抗輻射中毒藥丸于2014年被批準(zhǔn)用于其第一次人體內(nèi)第一階段安全性試驗，但她和她的團隊指出，螯合劑 - 一種HOPO或羥基吡啶酮配體 - 有助于服用避孕藥，當(dāng)時是無毒的以治療劑量給藥，不僅對钚和其他重的放射性元素(稱為act系元素)具有高選擇性，而且對鑭系元素如釓也具有高選擇性。

“因此，我們認(rèn)為我們應(yīng)該調(diào)查這種HOPO螯合劑是否可以在造影劑完成其工作后去除MRI患者的釓沉積物，”她說。

正如自然在線出版物“ 科學(xué)報告” 2018年報道的那樣，Abergel和她的團隊使用動物模型證明，與常規(guī)螯合劑如二乙烯三胺五乙酸或DTPA相比，它們的HOPO螯合劑在去除釓沉積物方面的效率要高出許多倍。

“我們還發(fā)現(xiàn)，如果我們在MRI之前或之后立即給予藥物，我們可以防止高達(dá)96%的釓沉積，”Abergel說。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們的HOPO螯合劑對釓的選擇性高于DTPA。例如，當(dāng)DTPA與釓結(jié)合時，它還可以結(jié)合并消耗體內(nèi)重要的礦物質(zhì)，如鈣和鋅，她解釋說。

Abergel和她的研究團隊現(xiàn)在正在研究哪些患者群體更容易受到釓毒性的影響。

“什么會影響更大或更小的釓保留，它最終會在哪里?這取決于你清除它的速度，以及你的腎功能如何，”她說。

Abergel補充說，盡管HOPO螯合劑作為醫(yī)療對策或抗核污染藥物的開發(fā)已經(jīng)在很大程度上得到了美國國立衛(wèi)生研究院和生物醫(yī)學(xué)高級研究與發(fā)展管理局等聯(lián)邦機構(gòu)的支持，但她和她的團隊現(xiàn)已達(dá)成他們需要確定其他資金來源的階段，以完成藥物開發(fā)作為釓去除劑的第一次臨床安全性研究。

Abergel關(guān)于螯合劑的工作是35年前由伯克利實驗室教師資深科學(xué)家和加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)教授Kenneth Raymond首先構(gòu)思的一個具有里程碑意義的項目的最新篇章，他與伯克利實驗室生物物理學(xué)家Patricia Durbin-Heavey密切合作測試了大量新的螯合化合物用于從體內(nèi)除去act系元素如钚。

“這種研究只能在國家實驗室進(jìn)行，”Abergel說。“在伯克利實驗室，我們可以使用研究設(shè)施，使我們能夠在一個控制良好，實施良好且安全的環(huán)境中完成這項工作。很難在其他任何地方找到所有這些功能。”