|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
МРТ исследования патологий головного мозга малых лабораторных животныхНИР
MRI study of brain patologies in small laboratory animals
- Руководитель НИР: Анисимов Н.В.
- Ответственный исполнитель: Гуляев М.В.
- Участники НИР: Павлова О.С.
- Подразделение: Лаборатория магнитной томографии и спектроскопии
- Срок исполнения: 4 января 2016 г. - 31 декабря 2026 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 1
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116040710213-0
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Магнитно-резонансная томография
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Биомедицинские и ветеринарные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 76.03.29 Медицинская биофизика
- Классификатор OECD: Фундаментальная медицина
-
Ключевые слова:
магнитно-резонансная томография, патология головного мозга, фторуглеродные эмульсии, магнитная гипертермия, спектроскопия ямр in vivo
brain pathology, fluorocarbon emulsies, magnetic resonance imaging, nmr spectroscopy in vivo, magnetic hyperthermia -
Описание:
Исследование морфологических особенностей патологий головного мозга, относящихся к нейродегенеративным явлениям – болезням Паркинсона, Альцгеймера, рассеянного склероза, шизофрении. Изучение газотранспортных и контрастирующих свойств фторуглеродных соединений в МРТ экспериментах на малых лабораторных животных, выявление инокулированных опухолей и областей воспаления тканей в режиме invivo. Разработка способов таргетной доставки фторуглеродных препаратов в патологически пораженные органы подопытных животных. Использование магнитных наночастиц в высокочастотной магнитной гипертермии и холодной магнитомеханике для подавления онкологических новообразований. Проведение совместных исследований с лабораторией университета г. Ульм, Германия по изучению МРТ свойств фторуглеродных соединений. Чтение курса лекций «Магнитно-резонансная томография» для студентов и аспирантов физического и биологического факультетов, проведение практических занятий студентов на МРТ сканерах ЛМТС ФФМ. При постановке экспериментов будут привлекаться наработанные в ЛМТС методики управления тканевым контрастом, включая подавление сигналов нормальной ткани.
-
Abstract:
Investigation of morphological features of head brain pathologies related to neuro-degenerative phenomena, including Parkinson and Alzheimer diseases, multiple sclerosis, schizophrenia. Study of gas-transport and contrasting functions of fluorocarbon compounds in experiments on small laboratory animals, revealing tissues tumors and inflammations in regime in vivo. Developing target-delivering fluorocarbon preparations towards the pathological organs on laboratory animal models. Use of the magnetic nanoparticles for magnetic hyperthermia and cold magneto-mechanics for tumor suppression. Collaborative studies of MRI properties of fluorocarbon compounds with colleagues from with Ulm University (Germany). Lectures “Magnetic resonance imaging” for students of physics and biology departments will be delivered. Practical lessons for students on the use of MRI scanners will be carried out. When setting up MRI experiments, the methods of tissue contrast control developed in LMS will be involved, including suppression of normal tissue signals.
-
Планируемые результаты:
1. Будут проведены эксперименты по обнаружению морфологических особенностей структуры головного мозга при нейродегенеративных заболеваниях. 2. Будут испытаны новые МРТ контрастирующие средства на основе фторуглеродных эмульсий типа Перфторан, модифицированных включением парамагнитных ионов, и фторсодержащих полисахаридных комплексов. 3. С применением метода локальной ЯМР спектроскопии будут разработаны основы неинвазивной клинической МРТ биопсии invivo. В режиме мультиядерной локальной ЯМР спектроскопии на ядрах водорода, фосфора, углерода, фтора и натрия будут изучены метаболические свойства здоровых и патологических тканей. 4. В развитие метода магнитной гипертермии будут выполнены эксперименты на лабораторных животных по совместному применению нанокапсулированных парамагнитных частиц и химиотерапии в лечении раковых опухолей. Одновременно будут изучены возможности применения структурированных магнитных наночастиц несферической формы для механического разрушения раковых клеток посредством воздействия не нагревающих высокочастотных магнитных полей. 5. Будут сформулированы принципы обеспечения и МРТ контроля таргетной доставки разрабатываемых фармпрепаратов в выделенные органы живых организмов. Особую роль будут играть покрытые ПАВ нано капли фторуглеродных эмульсий, используемые как фармконтейнеры, снабженные таргетными биомаркерами. 6. Будут оптимизированы сканирующие импульсные последовательности, дающие дополнительные возможности управления тканевым контрастом, включая методы подавления сигналов нормальной ткани.
-
Научный задел:
Проведены тестовые МРТ эксперименты на лабораторных животных – моделях нейродегенеративных заболеваниях. Начаты эксперименты по испытанию новых МРТ контрастирующих средств на основе фторуглеродных эмульсий типа Перфторан. Наработан опыт управления тканевым контрастом, включая методики подавления сигналов нормальных тканей, на медицинском томографе.
- Добавил в систему: Архипенко Юрий Владимирович
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 4 января 2016 г.-30 декабря 2016 г. | Изучение газотранспортных и контрастирующих свойств фторуглеродных соединений в МРТ экспериментах на малых лабораторных животных, выявление инокулированных опухолей и областей воспаления тканей в режиме in vivo |
| Результаты этапа: Совместно с лабораторией МРТ исследований университета штата Вашингтон (Сиэтл, США, руководитель профессор В.Л. Ярных) проведены эксперименты по измерению степени миелинизации белого и серого вещества головного мозга у здоровых лабораторных животных. Отработанные методики будут в дальнейшем испытаны на животных с патологическими изменениями, характерными для рассеянного склероза и болезни Паркинсона. Проведены исследования по обнаружению морфологических изменений тканей головного мозга у специально выведенных мышей, пораженных болезнью Альцгеймера. Ввиду малости амилоидных образований удалось с помощью 7 Тл МРТ сканера обнаружить подтвержденные биопсией амилоидные вкрапления у нескольких экземпляров животных. Ранее на больных шизофренией добровольцах были обнаружены сла-бые морфологические изменения структур головного мозга, характерные как для заболевших, так и для их ближайших родственников-пробандов. Целый спектр исследований был посвящен мультиядерным МРТ измерениям. Для этого была создана специальная радио-техническая инфраструктура с настройкой на ларморовы частоты не только протонов, но и ряда тяжелых ядер – дейтерия, фтора-19, углерода-13, фосфора, натрия, бора, хлора, участвующих в метаболических процессах в живом организме или содержащихся в лекарственных препаратах, вводимых в кровоток или внутримышечно. Так, была установлена ди-намика циркуляции в организме животных перфторуглеродных эмульсий типа Перфторан, органы их локализации и скорости выведения из организма. Установлены контрастирующие свойства чистых и модифицированных парамагнитными ионами фторуглеродных соединений. Методами локальной ЯМР спектроскопии, представляющей комбинацию МРТ и спектроскопических опций при измерении ЯМР спектров в выделенном вокселе ткани in vivo, были выявлены молекулярные структуры, характерные для здоровых и патологически пораженных тканей, с возможностью идентифицировать по амплитуде характерных спектральных линий степень развития патологии от момента зарождения таковой до летально сформированного состояния. Таким образом, было показано, что локальная ЯМР спектроскопия может служить неинвазивным аналогом хирургической биопсии и быть ре-комендованной для скрининговых обследований в режиме in vivo. В развитие метода магнитной гипертермии были предприняты успешные эксперименты на малых животных по применению разработанных и запатентованных ранее гипертермических методик совместно с химиотерапевтическими приемами, показавшие большую эффективность, чем каждая из указанных процедур в отдельности. Одновременно при взаимодействии с онкологической лабораторией университета Джона Гопкинса (Балтимор, США, руководитель профессор Д. Артемов) проведена подготовительная работа по использованию структурированных магнитных наночастиц не-сферической формы для механического разрушения раковых клеток в ненагревающих переменных магнитных полях. Подготовлены принципиальные позиции для создания фтор-содержащих эмульсионных биоконтейнеров с таргетной доставкой лекарственных препаратов в область заданных патологий. На примере липосомных контейнеров, снабженных адресным биомаркером и парамагнитными ионами гадолиния, продемонстрирована таргетная доставка препарата для подавления клеток глиомы С6 (опухоли головного мозга животного) с наблюдением на 7-Тл биоспектротомографе (рабо-ты в коллаборации с группой академика В.П.Чехонина). | ||
| 2 | 2 января 2017 г.-29 декабря 2017 г. | Разработка МРТ-диагностики нейродегенеративных заболеваний с использованием фторуглеродных соединений |
| Результаты этапа: Проведены эксперименты по регистрации сигналов ЯМР от перфторуглеродных соединений - Перфторана, перфтордекалина. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-28 декабря 2018 г. | Разработка диагностических возможностей мультиядерной ЯМР-спектроскопии в онкологии |
| Результаты этапа: Проведены эксперименты по регистрации сигналов ЯМР в полях 0.5 и 7 Тл от ядер, отличных от протонов - 2H, 17O, 13C, 23Na. Данные экспериментов обозначили возможности для применения методов локальной ЯМР спектроскопии для реализации неинвазивной клинической МРТ биопсии in vivo. Были оптимизированы режимы сканирования для мультиядерной локальной ЯМР спектроскопии на ядрах водорода, фосфора, углерода, фтора и натрия с целью последующего изучения метаболических свойств здоровых и патологических тканей. Обозначены возможности методов магнитной гипертермии для экспериментов на лабораторных животных по совместному применению нанокапсулированных парамагнитных частиц и химиотерапии в лечении раковых опухолей. Выявлены факторы препятствующие применению структурированных магнитных наночастиц несферической формы для механического разрушения раковых клеток посредством воздействия нагревающих высокочастотных магнитных полей. | ||
| 4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Регистрация сигналов МРТ in vivo с применением новых методов управления тканевым контрастом |
| Результаты этапа: Оптимизированы протоколы МРТ сканирования с подавлением сигналов нормальной ткани применительно к визуализации разных органов лабораторных животных. | ||
| 5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Разработка методов МРТ с использованием импульсной последовательности с ультракоротким временем эхо |
| Результаты этапа: На исследовательском МР томографе Bruker BioSpec 70/30 реализованы импульсные последовательности с ультракоротким временем эхо (UTE). Последовательности использованы для визуализации лёгких и сердца у малых лабораторных животных при использовании фтор содержащих газов в качестве контрастных веществ. | ||
| 6 | 4 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Разработка методов МРТ для диагностики фиброза легких малых лабораторных животных |
| Результаты этапа: На исследовательском МР томографе Bruker BioSpec 70/30 была продолжена адаптация импульсных последовательностей с ультракоротким временем эхо (UTE) для визуализации для визуализации лёгких и сердца у малых лабораторных животных. В рамках использования фтор содержащих газов в качестве контрастных веществ проведена апробация газа перфторциклобутана. На 0.5 Тл томографе определялись возможности регистрации сигналов низкочувствительных ядер в условиях техногенных помех.Наработаны практические рекомендации для проведения измерений на ядрах натрия, проведена апробация режимов сканирования для технологических приложений. | ||
| 7 | 3 января 2022 г.-30 декабря 2022 г. | Разработка методов МРТ для диагностики патологий суставов малых лабораторных животных |
| Результаты этапа: В результате исследований проведена апробация датчиков, ранее не применявшихся в практике доклинического МРТ, проведен ряд мультиядерных экспериментов на слабопольном томографе. Измерены аппаратурные характеристики датчиков, отлажены режимы сканирования, получены 23Na МРТ изображения коленного сустава человека. Продолжены эксперименты с малыми лабораторными животными на исследовательском 7 Тл томографе. Определен перспективы измерений в слабых (0.5 Тл) и сильных (7 Тл) магнитных полях, | ||
| 8 | 2 января 2023 г.-29 декабря 2023 г. | Разработка методов мультиядерной томографии и спектроскопии |
| Результаты этапа: | ||
| 9 | 2 января 2024 г.-30 декабря 2024 г. | Разработка методов МРТ для диагностики патологий суставов малых лабораторных животных |
| Результаты этапа: | ||
| 10 | 2 января 2025 г.-30 декабря 2025 г. | Разработка и апробация контрастных агентов для МРТ на основе фторуглеродных соединений |
| Результаты этапа: | ||
| 11 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Реализация мультиядерных методов МРТ применительно к сильным и слабым полям |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".