טומוגרפיה פלואורסצנטית: טיפול, השפעות וסיכונים

טומוגרפיה פלואורסצנטית היא טכניקת הדמיה המשמשת בעיקר באבחון in vivo. הוא מבוסס על שימוש בפלורסנט צבעים המשמשים כסמנים ביולוגיים. הטכניקה משמשת כיום בעיקר במחקרים או במחקרים טרום לידתי.

מהי טומוגרפיה פלואורסצנטית?

טומוגרפיה של פלואורסצנטי מגלה ומכמתת את התלת מימד הפצה של סמנים ביולוגיים פלואורסצנטיים ברקמות ביולוגיות. איור מראה הזרקה של סמן ביולוגי. טומוגרפיה של פלואורסצנטי מגלה ומכמתת את התלת מימד הפצה של סמנים ביולוגיים פלואורסצנטיים ברקמות ביולוגיות. מה שמכונה פלואורופורים, כלומר החומרים הפלואורסצנטיים, סופגים תחילה קרינה אלקטרומגנטית בטווח הקרוב לאינפרא אדום. לאחר מכן הם פולטים מחדש קרינה במצב אנרגיה נמוך מעט יותר. התנהגות זו של ביומולקולות נקראת פלואורסצנטי. ה קליטה והפליטה מתרחשת בטווח אורך הגל שבין 700 - 900 ננומטר של הספקטרום האלקטרומגנטי. פולימתינים משמשים בדרך כלל כפלואורופורים. אלו הם צבעים שיש להם זוגות אלקטרונים מצמידים במולקולה וכך הם מסוגלים לקבל פוטונים כדי לרגש את האלקטרונים. לאחר מכן אנרגיה זו משתחררת עם פליטת האור והיווצרות חום. כאשר צבע הפלואורסצנט זוהר, שלו הפצה בגוף ניתן לדמיין. פלואורופורים, כמו חומרי ניגוד, משמשים בהליכי הדמיה אחרים. ניתן למרוח אותם דרך הוריד או דרך הפה, תלוי באזור היישום. טומוגרפיה של פלואורסצנטי מתאימה גם לשימוש בהדמיה מולקולרית.

פונקציה, אפקט ומטרות

היישום של טומוגרפיה פלואורסצנטית מתרחש בדרך כלל בתחום האינפרא אדום הקרוב, מכיוון שאור האינפרא אדום של הגל הקצר יכול לחצות את רקמת הגוף בקלות. רק מַיִם ו המוגלובין מסוגלים לספוג קרינה בתחום אורך הגל הזה. ברקמה טיפוסית, המוגלובין אחראית לכ- 34 עד 64 אחוזים מה- קליטה. לכן זהו הגורם הקובע להליך זה. יש חלון ספקטרלי בטווח של 700 עד 900 ננומטר. קרינת הפלואורסצנט צבעים טמון גם באורך גל זה. לכן, האור האינפרא אדום הגל הקצר יכול לחדור היטב לרקמה הביולוגית. שְׂרִידִי קליטה ופיזור הקרינה מהווים גורמים מגבילים לשיטה, ולכן יישומה מוגבל לנפחי רקמה קטנים. פלואורופורים המשמשים כיום הם בעיקר צבעי פלורסנט מקבוצת הפולימתין. עם זאת, מכיוון שצבעים אלה נהרסים אט אט עם החשיפה, יישומם מוגבל במידה ניכרת. כחלופה, ניתן להשתמש בנקודות קוונטיות העשויות מחומרים מוליכים למחצה. אלה ננו-נוגדנים, אך הם עשויים להכיל סלניום, אַרסָן ו קדמיום, ולכן יש לשלול באופן עקרוני את השימוש בהם בבני אדם. חלבונים, אוליגונוקלידים או פפטידים משמשים כליגנדים להצמדה עם צבעי הפלואורסצנט. במקרים חריגים משתמשים גם בצבעי פלואורסצנט שאינם מצומדים. לדוגמא, צבע הפלואורסצנטי "ירוק אינדוציאנין" שימש בבני אדם כ- חומר ניגוד in אנגיוגרפיה מאז 1959. סמני ביו פלואורסצנטיים מצומדים אינם מאושרים כיום בבני אדם. לכן, לצורך מחקר יישומים לטומוגרפיה פלואורסצנטית, מבוצעות היום רק ניסויים בבעלי חיים. בניסויים אלה, סמן הביולוגי פלואורסצנטי מוחל תוך ורידי ואז נבדקת חלוקת הצבע והצטברותו ברקמה הנחקרת באופן פותר זמן. משטח הגוף של החיה נסרק באמצעות לייזר NIR. במהלך תהליך זה מצלמה מתעדת את הקרינה הנפלטת מהסמן הביולוגי הפלואורסצנטי ומרכיבה את התמונות לסרט תלת מימד. זה מאפשר לעקוב אחר דרכו של הסמן הביולוגי. במקביל, ה כֶּרֶך של הרקמה המסומנת ניתן גם להקליט, מה שמאפשר להעריך האם מדובר ברקמת גידול. כיום משתמשים בטומוגרפיה של פלואורסצנטי במגוון דרכים במחקרים פרה-קליניים. עם זאת, עבודה אינטנסיבית נעשית גם על יישומים אפשריים באבחון אנושי. בהקשר זה, מחקר ליישומו ב סרטן אבחון, במיוחד עבור סרטן השד, ממלא תפקיד בולט. למשל פלואורסצנטי ממוגרפיה הוא האמין שיש פוטנציאל להיות שיטת סינון חסכונית ומהירה עבור סרטן השד. כבר בשנת 2000 הציגה Schering AG ירוק אינדוציאנין שונה כ- חומר ניגוד להליך זה. עם זאת, אישור עדיין אינו זמין. יישום לשליטה ב- לִימפָה גם על זרימה דנים. תחום יישום אפשרי נוסף יהיה השימוש בהליך להערכת סיכונים ב סרטן חולים. לטומוגרפיה של פלואורסצנטי יש פוטנציאל גדול לגילוי מוקדם של ראומטואיד דלקת פרקים.

סיכונים, תופעות לוואי וסכנות

לטומוגרפיה של פלואורסצנטי יש כמה יתרונות על פני טכניקות הדמיה אחרות. זוהי טכניקה רגישה מאוד בה אפילו כמויות זעירות של הפלואורופור מספיקות להדמיה. לפיכך, רגישותה דומה לרפואה גרעינית PET (טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים) ו- SPECT (פליטת פוטון יחיד טומוגרפיה ממוחשבת). מבחינה זו הוא אפילו עדיף על MRI (הדמיה בתהודה מגנטית). יתר על כן, טומוגרפיה פלואורסצנטית היא הליך זול מאוד. זה חל על השקעה בציוד ותפעול הציוד וכן על ביצוע הבדיקה. בנוסף, אין חשיפה לקרינה. אולם חסרון הוא שהרזולוציה המרחבית פוחתת בצורה דרסטית עם הגדלת עומק הגוף עקב הפסדי הפיזור הגבוהים. לכן, ניתן לבחון רק משטחי רקמה קטנים. אצל בני אדם, איברים פנימיים כרגע לא ניתן לצלם טוב. עם זאת, ישנם ניסיונות להגביל את השפעות הפיזור על ידי פיתוח שיטות סלקטיביות בזמן ריצה. בתהליך זה, הפוטונים המפוזרים חזק מופרדים מהפוטונים היחידים המפוזרים מעט. תהליך זה עדיין לא מפותח לחלוטין. קיים גם צורך במחקר נוסף בפיתוחו של סמן ביולוגי פלואורסצנטי מתאים. הסמנים הביולוגיים הנוכחיים לקרינה אינם מאושרים לשימוש בבני אדם. הצבעים המשמשים כיום מושפלים על ידי חשיפה לאור, המהווה חסרון ניכר לשימוש בהם. חלופות אפשריות הן נקודות קוונטיות כביכול העשויות מחומרים מוליכים למחצה. עם זאת, בשל תכולתם של חומרים רעילים, כגון קדמיום or אַרסָן, הם אינם מתאימים לשימוש באבחון in vivo בבני אדם.