מד מים

מדעני מכון ויצמן למדע הראו כי אפשר "לצפות" בחילוף החומרים במוח באמצעות MRI. יישום עתידי של שיטה זו יאפשר הצצה חסרת תקדים בנעשה במוח ובאיברים אחרים
16.04.2019

חומרים רבים בגופנו הינם בריכוז נמוך מכדי שאפשר יהיה לצפות בהם בדימות תהודה מגנטית (MRI). מדעני מכון ויצמן למדע ושותפיהם למחקר הראו כי בחלק מהחומרים האלה אפשר "לצפות" בעקיפין באמצעות מעקב MRI אחר יחסי הגומלין שלהם עם מולקולות המים הסובבות אותם. יישום שיטה זו בשדות מגנטיים חזקים במיוחד עשוי לאפשר הצצה חסרת תקדים בחילוף החומרים במוח ובאיברים אחרים, ובכך לאפשר אולי גילוי מוקדם של סרטן, של מחלות ניווניות של מערכת העצבים ושל מחלות אחרות.

MRI מאפשר לדמות רקמה חיה באמצעות הצבתה בשדה מגנטי סטטי ומדידת תדירות התנודות של האטומים ברקמה – בדרך כלל אטומי מימן. על-מנת להגדיל את רגישות ה-MRI ולאפשר גילוי ריכוזים נמוכים של תרכובות כימיות חיוניות המכונות מטבוליטים, ניסו מדענים להשתמש, בין היתר, בשיטה הקרויה CEST (ראשי תיבות של chemical exchange saturation transfer), המסתמכת על מעקב אחר אטומי מימן רופפים המסוגלים לשבור את קשריהם עם המולקולה המקורית שלהם וליצור קשרים עם מולקולות המים שסביבם. חילופים שכאלה מתרחשים באופן שוטף בגוף בקצב של כמה אלפים בשנייה. מכיוון שגופנו מכיל הרבה יותר מים מאשר מטבוליטים, מעקב אחר הקשרים החדשים שנוצרים כתוצאה מחילופים אלה עשוי לייצר "חתימות" תהודה מגנטית חזקות בהרבה מאשר בבדיקת MRI רגילה, ובכך להעיד על קיומם של מטבוליטים בריכוז נמוך.

בעידן שבו מגנטים חזקים יותר יהיו זמינים לשימוש בבני-אדם, ייתכן שנוכל להשתמש ב-CEST  לגילוי מוקדם של גידולים במוח"

בעבר, כשניסו מדענים להשתמש ב-CEST במערכות MRI בעוצמה 3 טסלה, המקובלות בבתי חולים ובמרפאות, יעילות השיטה הייתה מוגבלת. במחקר החדש, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי NMR in Biomedicine  והופיע בשער כתב-העת, הראו המדענים כי השיטה פועלת טוב בהרבה בשדות מגנטיים חזקים יותר. כדי לבחון שדות מגנטיים חזקים, חברו פרופ' לוסיו פרידמן והחוקר הבתר-דוקטוריאלי טנג'י ראסל מהמחלקה לפיסיקה כימית וביולוגית של המכון לפרופ' סמואל גרנט וד"ר ג'נס רוזנברג מהמעבדה הלאומית לשדות מגנטיים חזקים שבטלהסי, פלורידה, ארצות-הברית, שבה פועל מגנט ה-MRI החזק בעולם - בעוצמה של 21 טסלה. בעזרת מגנט זה, שמיועד כיום למחקר בבעלי-חיים בלבד, גילו המדענים שכל התחזקות בעוצמת השדה המגנטי תורגמה להתחזקות בריבוע של ה"חתימות" שהתקבלו באמצעות CEST; כך למשל, הכפלת השדה הגבירה את החתימות פי ארבעה.

המדענים הראו כי בעוצמות אלה מאפשרת השיטה לחשוף ביעילות שינויים מטבוליים במוח של חולדה, המצביעים על גידול סרטני מסוג גליובלסטומה. השיטה אפשרה להבחין גם בפגיעה בשלמות של רקמת המוח בעקבות הגידול; הגליובלסטומה אינה הורסת מיד את הרקמה, אך היא גורמת לה להיות "מימית" מהרגיל. שינויים מסוג זה כמעט שאינם נראים ב-MRI רגיל, אך נצפו בבירור בעזרת CEST.

בעידן שבו מגנטים חזקים יותר יהיו זמינים לשימוש בבני-אדם, ייתכן שנוכל להשתמש ב-CEST  לגילוי מוקדם של גידולים במוח. במחקרי המשך, מתכננים המדענים להשתמש בשני מגנטים חזקים שהותקנו באחרונה במכון – מכשיר MRI בעוצמה 7 טסלה המאושר לשימוש בבני-אדם, ובעוצמה של 15.2 טסלה לחקר בעלי-חיים – כדי לחקור סוגי סרטן נוספים ולאפשר בעתיד גילוי מוקדם של סרטן בשלבים שבהם הוא אינו ניתן לגילוי ב-MRI רגיל. CEST עשויה לשמש גם לגילוי ולאבחון של מחלות נוספות, בהן מחלות ניווניות של מערכת העצבים.

השדה המגנטי שבו בוצע המחקר חזק פי 600,000 מהשדה המגנטי של כדור הארץ, שעוצמתו 0.000035 טסלה.

#מספרי_מדע

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם