ขีปนาวุธจิ๋ว เพิ่มความสามารถให้กับเครื่องสแกน MRI ในการตรวจจับเซลล์มะเร็ง

<!--[endif]-->

ขีปนาวุธจิ๋ว เพิ่มความสามารถให้กับเครื่องสแกน MRI ในการตรวจจับเซลล์มะเร็ง

 

ที่มา        http://news.brown.edu

                http://www.newindpress.com

แปลและเรียบเรียงโดย มาริสา คุณธนวงศ์ 

บทความนี้เผยแพร่ที่

http://www.mtec.or.th

 

 นักเคมีมหาวิทยาลัย Brown นำทีมโดย Shouheng Sun คิดค้นขีปนาวุธจิ๋วที่สามารถส่งเข้าไปในร่างกายเพื่อค้นหาและเข้าไปจับกับเซลล์เนื้องอกหรือเซลล์มะเร็ง ทำให้สามารถบ่งบอกตำแหน่งของเซลล์ดังกล่าวได้ <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">พวกเขาพัฒนาอนุภาคนาโนของเหล็กออกไซด์ให้มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 8.4 นาโนเมตรเท่านั้น  ทำให้มันเป็นอนุภาคนาโนที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่เคยมีในปัจจุบัน เล็กกว่าขนาดของอนุภาคที่ใช้ในยา ราว 6 เท่า  </p> <p class="MsoNormal">อนุภาคดังกล่าวเคลือบด้วยเปปไทด์ และ มีสมบัติเป็นแม่เหล็ก  (peptide-coated iron oxide magnetic nanoparticle) เมื่อมันเข้าไปจับกับเซลล์มะเร็ง มันจะส่งสัญญาณที่แรงพอที่จะทำให้เครื่องสแกนMRI สามารถตรวจจับได้</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">Sun และทีมวิจัยทดลองฉีดอนุภาคดังกล่าวกับหนู และทดสอบความสามารถในการบ่งบอกตำแหน่งของเซลล์เนื้องอกที่มีชื่อว่า U87MG พวกเขาให้ความสนใจกับขนาดของอนุภาคนาโนและความหนาของสารเคลือบเปปไทด์เป็นพิเศษ  เพราะจะทำให้พวกเขาแน่ใจว่าอนุภาคนาโนจะสามารถติดกับเซลล์เนื้องอกได้ ขนาดของอนุภาคมีความสำคัญมากเพราะถ้าหากมีขนาดที่ใหญ่เกินไป จะทำให้อนุภาคนาโนเกิดการซ้อนกันและเข้าไปขัดขวางการหมุนเวียนของกระแสโลหิต ดังนั้นจึงต้องพัฒนาอนุภาคนาโนให้มีขนาดที่เล็กพอ เพื่อให้มันสามารถผ่านเข้าไปในกระแสโลหิตและสามารถเข้าถึงบริเวณที่เป็นโรคได้ด้วย  พวกเขาต้องการให้มันมีขนาดเล็กมากเพื่อไม่ให้ภูมิคุ้มกันของร่างกายสามารถจดจำได้ ( recognize) และไม่ทำให้ร่างกายเกิดการต่อต้าน อีกทั้งยังทำให้มีจำนวนอนุภาคที่จะมาทำปฏิกิริยาและเข้ามาจับกับเนื้องอกมากขึ้นอีกด้วย</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">อนุภาคนาโนมีความสำคัญต่อการตรวจหาเซลล์มะเร็งด้วยเครื่อง MRI เนื่องจากมันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเปรียบเทียบเพื่อให้เห็นความแตกต่างชัดเจนขึ้น (contrast) ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถบ่งบอกได้ถึงความแตกต่างของเนื้อเยื่อในร่างกายแต่ละชนิด โดยสามารถจำแนกได้ว่าส่วนไหนเป็นกระดูกหรือกล้ามเนื้อ ส่วนไหนเป็นของเหลวหรือของแข็ง เช่น ก้อนเนื้องอก ได้ชัดเจนมากขึ้นนั่นเอง</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">สำหรับสารที่เคลือบบนอนุภาคนาโนนั้น ไม่เพียงแต่เป็นส่วนที่ทำให้อนุภาคนาโนสามารถจับติดกับเซลล์มะเร็งได้แล้ว มันยังมีความสำคัญต่อการแสดงสัดส่วนของสัญญาณภาพต่อสัญญาณรบกวน (signal-to-noise or S/N ratio or SNR) ที่ MRIใช้อีกด้วย หากสัดส่วนดังกล่าวมีค่าสูง เป็นผลให้ภาพมีความชัดเจนมากขึ้นด้วย ความหนาของสารเคลือบมีความสัมพันธ์ที่แปรผกผันกับความแรงของสัญญาณ กล่าวคือ ยิ่งสารเคลือบมีความบางมากขึ้นเท่าใด ก็จะยิ่งทำให้สัญญาณที่ถูกส่งออกมาแรงขึ้นเท่านั้น  พวกเขาพัฒนาสารเคลือบเปปไทด์ที่เคลือบบนอนุภาคนาโนให้มีความหนาเพียง 2 นาโนเมตรเท่านั้น บางกว่า Feridex ถึง 10 เท่า Feridex   คือยี่ห้อของสีที่ฉีดเข้าไปในร่างกายเพื่อตรวจเฉพาะที่ (contrast agent)ที่ปัจจุบันมักนิยมใช้กับMRI   อนุภาคนาโนที่ Sun ผลิตขึ้นมานี้ ราวกับมีตัวส่งสัญญาณคลื่นวิทยุถึง 50,000 วัตต์เมื่อเทียบกับสถานีส่งเพียง 150 วัตต์  มันจึงง่ายต่อการได้ยินสัญญาณที่ชัดเจนมากขึ้น และง่ายต่อการขยายสัญญาณจากแหล่งกำเนิด</p> <p class="MsoNormal"> </p> <p class="MsoNormal">นอกจากนี้ ยังพบว่า  เมื่อสารเคลือบ RGD peptide จับกับเซลล์มะเร็ง U87MGแล้ว แทบจะไม่เห็นรอยเชื่อมต่อระหว่างเซลล์กับอนุภาคนาโนเลยนับว่าเป็นลักษณะที่สำคัญอีกประการหนึ่ง   พวกเขายังวางแผนที่จะทดสอบความสามารถของอนุภาคดังกล่าวในการจับกับเซลล์มะเร็งชนิดอื่นโดยจะทดลองในสัตว์ต่อไป</p> <p class="MsoNormal"> </p>

 

                                        

                               ภาพบน แสดงRGDpeptide ที่เคลือบด้วยอนุภาคเหล็กออกไซด์ จับกับเซลล์มะเร็ง integrin α_vb₃

                              ภาพล่างซ้าย คือ MRI ที่แสดงก้อนเนื้องอก U87MG ที่ฝังอยู่ในหนู (ในวงกลมสีแดง)

                             ภาพล่างขวา คือ ภาพถ่ายจากกล้อง ที่แสดงอนุภาคของเหล็กออกไซด์(สีน้ำเงิน)กระจายอยู่ในบริเวณที่เป็นก้อนเนื้องอก(สี  

                             ชมพู)

วัสดุน่ารู้

 

MRI  (Magnetic Resonance Imaging)

คือ เครื่องมือทางการแพทย์ที่ใช้เทคนิคการถ่ายภาพกำทอนในการตรวจวินิจฉัยโรค เครื่องนี้จะประกอบด้วย สนามแม่เหล็กความเข้มสูง คลื่นวิทยุ และคอมพิวเตอร์โดยจะมีขดลวดส่งคลื่นวิทยุเข้าสู่ร่างกายภายใต้สนามแม่เหล็กสูง  คลื่นวิทยุจะถูกส่งไปยังโปรตอนหรือนิวเคลียสของไฮโดรเจน (ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลักของไขมันและน้ำในร่างกายถึง 68% โดยประมาณ) จากนั้นจะเกิดการกำทอน หรือ การสะท้อนกลับของคลื่น (resonance) คลื่นที่สะท้อนกลับจะมีขดลวดในเครื่องรับและส่งข้อมูลต่อไปที่คอมพิวเตอร์เพื่อประมวลผลและสร้างเป็นภาพ 3 มิติ แสดงให้เห็นถึงอวัยวะ เนื้อเยื่ออ่อน กระดูก และโครงสร้างองค์ประกอบภายในร่างกายทุกส่วนเสมือนตัดร่างกายออกเป็นแผ่นบางๆ ส่วนใดที่มีไฮโดรเจนน้อย เช่นกระดูก จะแสดงภาพเป็นสีดำ ส่วนที่มีไฮโดรเจนมาก เช่น ไขมัน จะแสดงภาพเป็นสีขาว ภาพดังกล่าวสามารถศึกษาได้ในหลายมุมมองบนจอคอมพิวเตอร์ และยังแสดงรายละเอียดของภาพได้หลายระนาบ ตั้งแต่ตามแนวตัดขวาง ตามแนวยาว หรือแนวเฉียงอีกด้วย

ข้อดีของMRI

·        สามารถตรวจได้ทุกระนาบ ดีกว่า CT scan ที่สามารถตรวจได้เฉพาะแนวขวางเท่านั้น ให้ภาพที่แสดงความแตกต่างระหว่างเนื้อเยื่อได้อย่างชัดเจนกว่า CT scan ทำให้สามารถวินิจฉัยโรคได้อย่างแม่นยำมากขึ้น สามารถแยกเนื้อเยื่อปกติออกจากเนื้องอกร้ายแรงได้อย่างชัดเจน

·        ใช้ได้ดีกับส่วนที่ไม่ใช่กระดูก (non bony parts) คือเนื้อเยื่อ กล้ามเนื้อ เส้นเอ็นยึดกระดูก เส้นเลือด  สำหรับ CT scan ดูภาพกระดูกได้ดีกว่า แต่ MRI ก็ยังสามารถวินิจฉัยโรคกระดูกและข้อได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อเข่า และ ข้อไหล่ โดยจะเห็นความผิดปกติที่เกิดขึ้นภายในโพรงกระดูก หรือไขกระดูกได้อย่างชัดเจน เช่น เนื้องอกภายในกระดูก

·        ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายเนื่องจากไม่มีการใช้คลื่นรังสี และ สารไอโอดีน เป็น contrast agent เหมือนใน CT scan  

 

Contrast agent

คือ สารที่ฉีดเข้าไปในร่างกายเพื่อเพิ่มความแตกต่างของเนื้อเยื่อสำหรับการตรวจเฉพาะที่ โดยการดื่มหรือฉีดเข้าทางเส้นเลือดดำที่แขนของคนไข้ขณะที่ทำการถ่ายภาพ หรือที่เรียกว่าการฉีดสีนั่นเอง สารดังกล่าวเป็นสารที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายหรือผลข้างเคียง ซึ่งไม่ใช่ไอโอดีนที่ใช้ใน  CT scan สารนี้อาจเป็นเพียงน้ำหรือสารบางชนิด เช่น สารยี่ห้อ Feridex  เป็นอนุภาคคอลลอยด์ของเหล็กออกไซด์ที่มีสมบัติซูเปอร์พาราแมกเนติกกระจายตัวอยู่ในน้ำทำปฏิกิริยากับเด็กซ์แทรน

 

Reference

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging

http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=bodymr

http://health.howstuffworks.com/mri1.htm

http://www.mrithailand.com/mri9/index.html

http://www.mr-tip.com/serv1.php?type=db1&gid=766

http://www.listen-up.org/med/ct_mri.htm

http://www.oaep.go.th/tec/Docs/HowMRIWorks_STKC.pdf