Studerar hur sjukdomar utvecklas i minsta detalj

2011-10-14
illustration av nervceller
Illustration av nervceller. Bild: Dreamstime

Nu kan forskare vid Lunds universitet studera molekyler, som normalt bara finns i mycket små koncentrationer, direkt i organ och vävnader. Efter flera års arbete har forskare i Lund lyckats bygga ett instrument som ”hyperpolariserar” molekylerna och därmed gör dem möjliga att spåra med MRI.Tekniken öppnar för nya möjligheter att studera vad som verkligen sker, på molekylnivå, i exempelvis hjärnan.

Magnetresonansavbildning (Magnetic resonance imaging, MRI) är en etablerad teknik som genom åren gjort det möjligt för forskare och sjukvårdspersonal att studera biologiska fenomen i kroppen utan användning av joniserande strålning (exempelvis röntgen).

De bilder som vanlig MRI ger är enkelt uttryckt bilder av vatten i kroppen, eftersom kroppen till stor del består av just vatten. MRI ger nämligen bilder av väteatomkärnan i vattenmolekylen. MRI kan emellertid även användas för att studera andra atomkärnor, som kan finnas i många andra intressanta molekyler, än vatten. Problemet är bara att koncentrationen av andra molekyler som kan vara värdefulla att spåra är så låg att molekylerna inte syns i en vanlig MRI-undersökning. Det är detta problem som forskarna nu löser genom att bygga en så kallad polarisator.

I polarisatorn gör forskarna dessa molekyler synliga för MRI-kameran genom att hyperpolarisera molekylerna.  Sedan injiceras molekylerna in i deras naturliga kroppsvävnad.

polarisator på BMC i Lund
Från vänster: Deniz Kirik, Vladimir Denisov från Lund University Bioimaging Center som leder den tekniska utvecklingen inom projektet samt Sandra Cuellav-Baena som är doktorand i Deniz Kirik forskargrupp BRAINS.

– Då kan vi följa just denna specifika molekyl och se de reaktioner som just den molekylen är involverad i. Det ger oss en unik möjlighet att se och mäta exempelvis enzymatiska reaktioner på plats i vävnaden, förklarar professor Deniz Kirik.

Tekniken kan användas för att studera molekyler i många olika typen vävnader i kroppen. Deniz Kirik, som själv är professor i neurovetenskap, kommer att fokusera på att utveckla tekniker för studier av hjärnan, något som inte har gjorts tidigare.

– Hjärnan är inget lätt mål! konstaterar han. Det vi idag ser när vi tittar in i hjärnan med en MRI är de molekyler som det finns mest av. Men det är sällan dessa vanligt förekommande molekyler vi egentligen vill studera. Vi vill studera hur molekyler med låg koncentration i vävnaden beter sig, exempelvis hur signalsubstanser produceras, används och bryts ner.  Det är när dessa processer inte fungerar som vi blir sjuka.

– Denna teknik har potential att göra just det. Om vi kan få detta att fungera är det ett genombrott i inte bara inom neuroforskningen utan även för andra forskningsområden som diabetes, cancer eller inflammation där liknande hinder begränsar vår förmåga att förstå de grundläggande molekylära händelser som leder till sjukdom.

Professor Hindrik Mulder är en av de medsökande till projektet och han kommer att utveckla och använda tekniken för just diabetesforskning. Dr Vladimir Denisov från Lund University Bioimaging Center leder den tekniska utvecklingen inom projektet.

I dagsläget finns det endast ett fåtal polarisatorer i världen och Lunds nybygge är den enda i Skandinavien som får användas fullt ut till akademisk forskning.

– Alla andra motsvarande instrument köps in kommersiellt och kommer med restriktioner från tillverkaren.   Vi valde därför att ta den längre och besvärligare vägen att bygga instrumentet själva, berättar en nöjd och stolt Deniz Kirik.

Nu när den första polarisatorn är byggd har forskarna påbörjat de första experimenten.

– Detta är det första steget av två, säger Deniz Kirik. Nästa steg i denna frontlinjeforskning är att utveckla den unika teknologin genom att bygga en ännu mer sofistikerad polarisator som möjliggör avancerade försök i djurmodeller för olika sjukdomstillstånd.

Projektet har möjliggjorts genom ett anslag från Vetenskapsrådet och tidigare anslag från Stiftelsen för strategisk forskning.

Nyhet från Medicinska fakulteten, Lunds universitet 14 oktober 2011