La tomographie par émission de positrons (TEP) est une technique d'imagerie nucléaire utilisée pour diagnostiquer des conditions telles que le cancer. Une avancée innovante des scientifiques de l'hôpital de recherche pour enfants St. Jude améliore la capacité de la technique à vérifier les signes des maladies neurologiques. Les chercheurs ont réutilisé l'édaravone médicament, un antioxydant utilisé pour traiter la sclérose latérale amyotrophique (SLA), comme sonde à utiliser avec l'imagerie TEP du système nerveux central. Avec cette technique, les chercheurs peuvent détecter le stress oxydatif, ce qui entraîne des lésions cérébrales, offrant un chemin clair pour détecter les conditions neurologiques. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans Génie biomédical de la nature.
Les maladies neurodégénératives, telles que la SLA et la maladie d'Alzheimer, sont largement diagnostiquées par des symptômes physiques qui se produisent lorsque le traitement est souvent trop tard pour être efficace. Les espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (Rons) sont un groupe de molécules chimiquement réactives qui jouent un rôle important dans la signalisation et la croissance cellulaires. Cependant, l'accumulation de Rons peut provoquer un stress oxydatif, entraînant des lésions tissulaires et un dysfonctionnement. Le stress oxydatif est associé aux maladies et aux conditions affectant le cerveau et d'autres parties du système nerveux central, entraînant une neurodégénérescence. La détection du stress oxydatif par une technique d'imagerie non invasive a le potentiel de déplacer le diagnostic, et donc le traitement, de conditions comme la SAL et la maladie d'Alzheimer beaucoup plus tôt lorsque de tels soins peuvent être plus bénéfiques.
Radical Burst aide à suivre le début des lésions cérébrales
En plus de la maladie neurodégénérative, le stress oxydatif est un facteur dans de nombreuses autres maladies neurologiques, telles que les AVC. Dans de tels cas, le préjudice ne vient pas seulement de la blessure initiale.
Il s'agit de la lésion secondaire ultérieure, qui provient généralement de la réponse immunitaire, ce qui cause les dommages les plus neurologiques. Une partie de cette réponse immunitaire est une rafale d'espèces réactives d'oxygène et d'azote, parfois appelée rafale oxydative. »
Kiel Neumann, PhD, auteur correspondant, Département de radiologie de St. Jude
Les produits chimiques réactifs libérés sous les éclats oxydatifs comprennent les radicaux hydroxyle et peroxyle, des produits chimiques de courte durée qui, en grande quantité, peuvent agir comme un détonateur pour une cascade de dommages oxydatifs. En tant qu'antioxydant, l'édaravone interagit naturellement avec les Rons, ce qui a conduit Neumann à émettre l'hypothèse que le médicament pourrait être réutilisé pour améliorer les efforts d'imagerie. L'équipe de Neumann a radiomarqué l'édaravone, remplaçant les atomes de la molécule par des isotopes radioactifs pour lui permettre de suivre le mouvement et la rupture du médicament. Lorsqu'il est administré, le médicament radiomarqué libère des particules subatomiques appelées positrons en quantités imperceptibles par tous sauf un TEP, où il illumine la zone où le médicament s'accumule: à côté de l'accumulation de Rons.
« L'objectif de l'imagerie est de promouvoir le contraste, nous voulons donc quelque chose qui s'engage rapidement avec sa cible, mais qui s'efface également rapidement afin que vous puissiez voir votre cible immédiatement », a expliqué Neumann. « Ce qui était unique dans ce médicament, c'est que lorsqu'il réagit avec le stress oxydatif, il subit un changement structurel et de polarité massif qui le maintient dans la cellule et favorise le contraste. »
L'excellente capacité du médicament à se lier aux Rons à de minuscules doses signifie qu'elle est parfaitement adaptée à l'imagerie TEP alors qu'elle peut encore être utilisée comme traitement antioxydant à des doses standard – un diagnostic et un traitement un coup de poing. « Nos tests de diagnostic sont de l'ordre des nanogrammes à des microgrammes de matériel, donc le corps ne sait même pas qu'il est là », a déclaré Neumann.
« En fin de compte, notre objectif est de l'utiliser pour avoir un impact sur les soins cliniques. L'intervention thérapeutique utilisant cette technologie pour la gestion des maladies cliniques est l'avenir. »
Auteurs et financement
Les premiers auteurs de l'étude sont Justin Wilde, Université de Virginie, et Yu-Yo Sun, Université nationale Sun Yat-Sen. Les autres auteurs de l'étude sont Zhongxiao Fu, Emily Bian, Melissa Kinkaid, Aden Weybright, William Terrell, Zoraiz Qureshi, James Stone, Bijoy Kundu et Chia-Yi Kuan, Université de Virginie; Spenser Simpson, Ethan Hill, Paulina Villanueva, Shashika Perera et Heather Sheppard, St. Jude.
L'étude a été soutenue par des subventions des National Institutes of Health (R01EB028338-01, R01NS125788, R01NS125677, R01NS135793, R21NS127392, R21HD109025, NS135693) et ALSAC, Bastewing Organization et AWS135693) et ALSAC, The Bastewing Organization et Awsewear of ST.T. Jude.
