摘要。胶质母细胞瘤 (GB) 是一种高度侵袭性和浸润性的脑肿瘤,尽管进行了最大限度的安全切除、化疗和放疗,但其预后不良且复发率高。超顺磁性氧化铁纳米粒子 (SPION) 是一种新型工具,可用于许多应用,包括磁靶向、药物输送、基因输送、高温治疗、细胞追踪或多种同时功能。SPION 通过靶向肿瘤细胞蛋白或肿瘤血管,被研究作为磁共振成像肿瘤造影剂。在小鼠模型中,SPION 已将药物输送到 GB 肿瘤。除了靶向肿瘤细胞进行成像或药物输送外,SPION 还被证明可有效靶向高温。除了动物模型外,还对多种不同的 SPION 使用模式进行了人体试验,为进一步的临床前和临床试验提供了重要的发现和经验教训。SPION 为监测和治疗 GB 肿瘤开辟了几种新途径;在这里,我们回顾了当前的研究和各种可能的临床应用。
金属配合物因其在生物领域的用途而被认为在治疗中起着至关重要的作用 [1,2]。由于过渡金属配合物在生物技术和癌症治疗中的广泛用途,对过渡金属配合物与 DNA 之间相互作用的研究引起了广泛的兴趣 [3-8]。金属配合物是具有生物学意义的一类重要化学物质。这类物质在医学上经常用作 MRI 中的造影剂、放射性药物、溃疡和关节炎的治疗以及癌症的化疗。通常使用许多实验方法来追踪中性 pH 水溶液中 DNA 与金属配合物之间的相互作用,作为金属配合物-DNA 摩尔比的函数,这可能为这种联系提供间接证据 [9]-。铂和钌离子是迄今为止研究最多的金属离子,被认为是可能的抗癌药物的配位中心。许多抗癌药物以 DNA 作为关键靶分子。为了了解药物分子如何与 DNA 相互作用,研究了与 DNA 结合的金属配合物。
Abraxane 紫杉醇 白蛋白 NP 美国 (2005) 静脉注射 癌症 Doxil 阿霉素脂质体 美国 (1995) 静脉注射 癌症 Feraheme N/A 聚合物涂层氧化铁 NP 美国 (2009) 静脉注射 贫血 Feridex IV N/A 葡聚糖涂层氧化铁 NP 美国 (1996) 静脉注射 MRI 造影剂 Genexol PM 紫杉醇 聚合物胶束 韩国 (2007) 静脉注射 癌症 Marqibo 长春新碱脂质体 美国 (2012) 静脉注射 白血病 Mepact Mifamurtide 脂质体 欧洲 (2009) 静脉注射 骨肉瘤 SPIKEVAX mRNA 脂质 NP 美国 (2022) 肌肉注射 新冠疫苗 COMIRNATY mRNA 脂质 NP 美国 (2021) 肌肉注射 新冠疫苗 Nano Therm N/A 氧化铁NP 欧洲 (2010) 肿瘤内癌症 Onivyde 伊立替康脂质体 美国 (2015) 静脉内癌症 ONPATTRO siRNA 脂质 NP 美国 (2018) 静脉内多发性神经病变 VISUDYNE Vertepor n 脂质体 美国 (2000) 静脉内黄斑变性
许多疾病,如心血管疾病、动脉粥样硬化、糖尿病、慢性静脉功能不全等,都会引起血流的功能性和形态性改变。1,2血流的动态监测在生命科学研究、药物评价、临床诊断、临床应用以及手术指导等方面有重要的价值。目前,一些针对活体动物组织特别是血管的有效测量方法正在研究,如磁共振灌注成像、正电子发射断层扫描(PET)、X射线血管造影、荧光血管造影、激光多普勒血流仪等。但这些血流成像技术都存在一定的局限性。3-5例如,磁共振灌注成像和PET多用于整体成像,空间和时间分辨率不高,成本较高;荧光血管造影和X射线血管造影不能提供血流的功能性信息,并且需要注射造影剂。多普勒流量计只能提供单点监测,不能提供完整的二维(2-D)血流速度图。6 – 9 与其他成像技术相比,激光散斑对比成像(LSCI)可以以较低的成本提供二维全速血流分布。
2021 年初,我们整合并集中资源,加速开发 IB Zero G™,这是一种人工智能 (AI) 模型,使用无对比 (0% 钆) 图像作为输入,生成模拟的“有对比”图像。这项工作包括标记完善 AI 模型所需的许多数据集。全年取得了足够的进展,目前正在准备向美国 FDA 提交 510(k) 申请,预计将于 2022 年 5 月提交批准。 2021 年 4 月,我们宣布赞助 I 期临床试验。该试验是在一项成功的临床前研究中进行的,该研究表明潜在的治疗化合物麦芽酚镓 (GaM) 可使动物模型中的胶质母细胞瘤 (GBM) 细胞缩小。2021 年 6 月,FDA 批准了 GaM 的新药临床试验 (IND) 申请,用于治疗最具侵袭性的脑癌 GBM,目前美国已开始首次口服 GaM 的人体试验。 2021 年 4 月,与威斯康星医学院 (MCW) 的 Kathleen Schmainda 教授博士合作,获得了 300 万美元的资助。美国国立卫生研究院 (NIH) 资助的拨款将用于验证和转化一种 AI 模型,该模型可以在标准成像中看到浸润性肿瘤细胞之前检测到它们。这将代表早期检测的终极目标。 2021 年 6 月,我们获得了 IB Zero G™ 中包含的 AI 技术的美国专利。这种 0% 造影剂剂量方法有可能带来显著的好处,包括更舒适的患者体验、更高效的放射科,以及降低长期重复使用 GBCA 的副作用(尽管不确定)所带来的风险。 2021 年 9 月,我们获得了 IB“双回波”技术的欧洲专利。该技术之前已在美国获得专利,它结合了 MR 扫描仪数据采集和后处理,以生成两组独特的数据,目前需要两次独立的 MR 检查。此外,该技术消除了对普遍接受的钆基造影剂“预加载”剂量的需求,并最大限度地减少了此类成像固有的其他成像伪影。该技术的进步是在 NIH 资助下与 Barrow 神经学研究所合作进行的。该资助的另一个目标是在所有主要扫描仪平台上协调这种方法。 2021 年 11 月,MD 安德森癌症中心(德克萨斯大学休斯顿分校)采用了 IB Clinic - 容器版。MD Anderson 一直被评为美国排名第一的癌症中心,并且是使用尖端技术改善患者治疗效果的公认领导者。此次安装再次强调了 IB Clinic - 容器版的自动化和定量能力的重要性。
脑室外引流 (EVD) 是一种紧急神经外科手术,通过导管介导的脑脊液引流来降低颅内压。大多数 EVD 导管都是用自由手放置的,无法直接看到目标和导管轨迹,导致并发症发生率高 - 出血、脑损伤和导管放置不理想。使用立体定向系统可以预防这些并发症。然而,由于它们的设置时间长且硬件昂贵,它们在该手术中的应用有限。因此,我们开发了一种新型 3D 打印立体定向系统,并在临床前进行了验证,以快速准确地植入 EVD 导管。其机械和成像精度与临床立体定向系统相当。在人类尸体标本中进行的临床前试验表明,与自由手技术相比,在可接受的时间范围内实现了更高的靶向精度。使用不透射线血管造影剂模拟的尸体标本 CT 血管造影显示了无血管导管轨迹。这可能意味着出血率降低。因此,我们的 3D 打印立体定向系统可以提高患者 EVD 导管放置的准确性和安全性,而不会显著增加手术时间。
核酸药物具有靶点选择丰富、设计简单、疗效良好且持久等优点,在脑疾病治疗中被证实具有不可替代的优越性,而载体是治疗效果的决定性因素,循环中降解清除、血脑屏障、细胞摄取、内体/溶酶体屏障、释放等严格的生理屏障阻碍核酸药物通过载体送达脑部,针对单一靶点的核酸药物对治疗机制复杂的脑疾病效果不佳,患者个体差异导致核酸药物治疗脑疾病存在很大的不确定性。本综述首先简要总结了核酸药物的分类,然后讨论了药物输送过程中的生理屏障和普适性的应对策略,并介绍了这些普适性的应对策略在核酸药物载体上的应用方法,随后探讨了以核酸药物为基础的脑疾病联合治疗的多药方案及相应载体的构建。接下来,我们将讨论通过医学影像诊断信息对患者进行分层和个性化治疗的可行性以及将造影剂引入载体的方式。最后,我们将展望基于载体的脑疾病综合诊断和基因治疗的未来可行性和剩余挑战。
摘要 - 聚焦超声(FUS)可用于打开血脑屏障(BBB),而具有对比剂的MRI可以检测到该开口。然而,重复使用基于Gadolinium的对比剂(GBCA)对患者提出了安全问题。这项研究是第一个提出通过深度学习来模拟体积传输常数(KTRAN)以减少造影剂剂量的想法的想法。该研究的目的不仅是重建人工智能(AI)衍生的ktrans图像,而且还可以通过低剂量对比剂T1加权MRI扫描来增强强度。我们通过先前的最新时间网络算法成功验证了这个想法,该算法的重点是在体素级别提取时域特征。然后,我们使用了由时空卷积神经网络(CNN)基于三维CNN编码器组成的时空网络(ST-NET),以提高模型性能。我们在FUS诱导的BBB开口数据集中测试了ST-NET模型,该模型是从小鼠大脑的不同侧面测试的。ST-NET成功检测并增强了BBB开放信号,而无需牺牲空间域信息。st-net被证明是减少对对比剂的需求,用于对对比剂进行对比剂的需求,以模拟从时间序列动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)扫描中对BBB开放的K-Trans图进行建模。
摘要:中枢神经系统 (CNS) 受到损伤会导致早期炎症反应,这可作为神经功能障碍的初始指标。纳米颗粒药物输送系统提供了一种机制,可增加药物进入 CNS 中特定细胞类型,例如小胶质细胞,即负责先天免疫反应的驻留巨噬细胞。在本研究中,我们开发了两种基于纳米颗粒的载体,作为向小胶质细胞输送药物的潜在治疗诊断系统。合成了基于聚乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA) 和 L-酪氨酸多磷酸酯 (LTP) 的纳米颗粒,以封装磁共振成像 (MRI) 造影剂钆-二乙烯三胺五乙酸 (Gd[DTPA]) 或抗炎药物咯利普兰。观察到小胶质细胞对两种聚合物制剂的强劲吸收,且无毒性证据。在混合胶质细胞培养中,我们观察到小胶质细胞比星形胶质细胞更优先内化纳米粒子。此外,我们的纳米粒子暴露于小胶质细胞不会诱导促炎性细胞因子、肿瘤坏死因子 α (TNF- α )、白细胞介素-1 β (IL-1 β ) 或白细胞介素-6 (IL-6) 的释放。这些研究为开发 LTP 纳米粒子作为将成像剂和药物输送到神经炎症部位的平台奠定了基础。关键词:纳米粒子、l-酪氨酸多磷酸盐、小胶质细胞、治疗诊断 ■ 简介
Diagnologix 正在开发符合 cGMP 标准的细胞处理系统,用于处理来自大量生物体液的干细胞和免疫细胞,以供临床应用。Diagnologix 发现并应用了脂质壳全氟碳填充微泡 (MB),该微泡已获得 FDA 批准,可用作超声造影剂、用于细胞分离的自动驾驶车辆以及用于靶细胞调节的可调节人工细胞。专利的 BUBLES(浮力分离)技术已应用于分离人类造血干细胞,并已证明在免疫缺陷小鼠中成功植入。Diagnologix 最近通过独特的顺序多标记细胞分选方案(称为 i(terative)BUBLES)实现了可扩展的细胞分离,用于生产记忆干细胞 T (TSCM),以克服过继细胞疗法(包括 CAR-T 细胞制造)的细胞处理瓶颈。有力的证据表明,CAR-T 细胞在患者体内的持久性与工程 TSCM 的富集有关。封闭式CAR-T细胞生产系统,从特定T细胞类型的分离到随后的细胞激活、基因改造和细胞扩增,都可以作为一个单元进行组装。该系统有望实现CAR-T细胞生产的去中心化,从而惠及更多患者。