Nanopartikkelit magneettikuvauksen varjoaineina. Käytettävyys solujen leimauksessa, akuutin sydänlihasinfarktin kuvantamisessa ja nivelruston kuvantamisessa

Akuutti sydäninfarkti ja nivelrikko ovat molemmat sairauksia, jotka ilmenevät huonosti uusiutumiskykyisissä kudoksissa. Kantasoluhoidot sydäninfarktin jälkeen ovat osoittautuneet terapeuttisiksi, joskin vaikuttaa, että vaikutus on monitekijäinen, eivätkä siirretyt solut merkittävissä määrin erilaistu sydänlihassoluiksi korvaamaan menetettyjä soluja, kuten aikaisemmin ajateltiin. Edelleen mekanismit tunnetaan kuitenkin puutteellisesti.

Nivelrikon mekaaniset muutokset rustossa ovat palautumattomia, mutta on esitetty hypoteesi, että näitä edeltävät biokemialliset muutokset, paääasiassa proteoglygaanipitoisuuden lasku, olisi mahdollista parantaa. Hyödyntäen erityistä kokeellista menetelmää, kliinisessä käytössä olevalla gadolinium-varjoaineella on pystytty osoittamaan proteoglygaanipitoisuus nivelrustossa magneettikuvauksella. Tällä hetkellä gadoliniumia sisältävät varjoaineet, erityisesti juuri menetelmässä käytetty varjoainemuoto on herättänyt kuitenkin huolta mahdollisesta varjoaineen myrkyllisyydestä ja kertymisestä aivokudokseen.

Magneettikuvaus on käytetyin solujen kuvantamismenetelmä elävässä kudoksessa. Rautaoksidia sisältävät nanopartikkelit ovat osoittautuneet lupaavaksi varjoaineeksi, vaikkakin näiden tiedetään aiheuttavan tulkinnallisia ongelmia eräiden elimistön magneettikuvissa samankaltaisesti erottuvien patologisten prosessien, esimerkiksi verenvuodon kanssa. Lisäksi, tähänastiset solujen leimausmenetelmät rautaoksidipartikkeleja käyttäen ovat aikaavieviä.

Työn tavoitteena oli kehittää solukuvantamisen varjoaineita ja solujen leimausmenetelmiä magneettikuvausta varten. Työssä tutkittiin uuden nopean rautaoksidileimausmenetelmän käytettävyyttä kantasolujen leimaukseen. Lisäksi tutkittiin menetelmän soveltuvuutta sydänlihasinfarktin kantasoluhoidossa siirrettyjen kantasolujen seurantaan kokeellisessa tutkimusasetelmassa. Menetelmä vaikutti turvalliselta ja näytti soveltuvan siirrettyjen solujen akuuttivaiheen havainnointiin. Lisäksi, kokeellisessa mallissa sydänlihaksen toiminnan todettiin paranevan kantasoluhoidolla.

Uudentyyppinen mangaanioksidivarjoaine kehitettiin, jotta voitaisiin erityisesti ratkaista rautaoksidivarjoaineen tiedossa olevia tulkinnan päällekkäisyyksiä ja mahdollisesti löytää uusia turvallisia varjoaineita kliiniseen käyttöön. Amorfinen mangaanioksidivarjoaine vaikutti relaksaatiometrisiltä ominaisuuksiltaan kiteistä muotoa paremmalta, joskin molemmat vaikuttivat koeputkiasetelmassa relaksaatiometrisiltä ominaisuuksiltaan riittäviltä ja turvallisilta. Leimatut kantasolut pystyttiin havaitsemaan kliinisessä käytössä olevalla magneettilaitteella ja lisäksi toistaiseksi kokeellisessa käytössä olevalla korkeakenttälaitteella. Amorfisen mangaanioksidin käytettävyyttä proteoglykaanimäärän arvioimiseksi nivelrustossa selvitettiin kokeellisessa asetelmassa ja menetelmä vaikutti lupaavalta ja nopeammalta kuin aikaisemmin kirjallisuudessa kuvattu kokeellinen gadoliniumvarjoainetta hyödyntävä malli.

Kehitellyt leima-aine ja leimausmenetelmä vaikuttivat soveltuvan kantasolujen leimaukseen ja mangaanioksidivarjaoine mahdollisesti myös ruston proteoglykaanimäärän osoittamiseen, ja molemmat menetelmät vaikuttivat turvallisilta ja käyttökelpoisilta käytetyissä kokeellisissa asetelmissa.