Enzyme-activated MR contrast agents
மூலக்கூறு இமேஜிங் என்பது ஒரு மேக்ரோ அல்லது நுண்ணோக்கி மட்டத்தில் மூலக்கூறு மற்றும் செல்லுலார் செயல்முறைகளின் காட்சிப்படுத்தல் என்று பரவலாக வரையறுக்கப்படுகிறது. அதன் உயர் இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன் மற்றும் உள் உறுப்புகளை ஊடுருவாமல் காட்சிப்படுத்தும் திறன் காரணமாக, காந்த அதிர்வு (எம்ஆர்) இமேஜிங் இன் விவோ மூலக்கூறு இமேஜிங்கிற்கு ஒரு சிறந்த தளமாக பரவலாக நம்பப்படுகிறது. இந்த காரணத்திற்காக, மூலக்கூறு நிகழ்வுகளைக் கண்டறியக்கூடிய எம்ஆர் மாறுபட்ட முகவர்கள் ஒரு செயலில் உள்ள ஆராய்ச்சித் துறையாகும். குறிப்பிட்ட வாக்குறுதியைக் காட்டிய சேர்மங்களின் ஒரு குழு என்சைம்-ஆக்டிவேட்டட் எம்ஆர் கான்ட்ராஸ்ட் ஏஜென்ட்கள் ஆகும். என்சைம்-ஆக்டிவேட்டட் எம்ஆர் கான்ட்ராஸ்ட் ஏஜெண்ட்கள் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட என்சைமின் செயலில் உள்ள வடிவத்தின் முன்னிலையில் பட தீவிரத்தில் கண்டறியக்கூடிய மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும் சேர்மங்களாகும். இது நொதி செயல்பாட்டின் இன் விவோ மதிப்பீடுகளுக்கு அவற்றை பயனுள்ளதாக ஆக்குகிறது. அவை தற்போதைய, மருத்துவ எம்ஆர் மாறுபட்ட முகவர்களிடமிருந்து வேறுபடுகின்றன, அவை மூலக்கூறு செயல்முறைகளைக் காணக்கூடிய திறனால் நீரிய கடோலினியம் சேர்மங்கள் போன்ற உடற்கூறியல் தகவல்களை மட்டுமே வழங்குகின்றன. என்சைம்-ஆக்டிவேட்டட் கான்ட்ராஸ்ட் ஏஜெண்ட்கள் மூலக்கூறு இமேஜிங்கிற்கான சக்திவாய்ந்த கருவிகளாகும். இன்றுவரை, β-கேலக்டோசிடேஸ்-செயல்படுத்தப்பட்ட மாறுபட்ட முகவர்கள் இலக்கியத்தில் அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளனர், இருப்பினும் மாறுபட்ட முகவர்களை செயல்படுத்த மற்ற நொதிகளைப் பயன்படுத்த முடியாது என்பதற்கு தத்துவார்த்த காரணம் எதுவும் இல்லை. மேலும், Ca2 +-சார்பு செயல்பாடு போன்ற நொதி செயல்பாட்டைத் தவிர வேறு வழிமுறைகள் கோட்பாட்டளவில் பயன்படுத்தப்படலாம். பொதுவாக, என்சைம்-ஆக்டிவேட்டட் முகவர்கள் ஒரு பாரா காந்த உலோக அயனியைக் கொண்டுள்ளன, இது அருகிலுள்ள நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு டி 1 அல்லது டி 2 தளர்வு நேரங்களை பாதிக்கலாம். இருப்பினும், ஒரு நொதி-வினையூக்கி எதிர்வினை நடைபெறும் வரை உலோக அயனிகளால் தண்ணீருடன் தொடர்பு கொள்ள முடியாது. ஸ்டெரிக் இடையூறு அல்லது பிற அயனிகளுடனான ஒருங்கிணைப்பு என்சைம் எதிர்வினைக்கு முன்னர் நீர் பாரா காந்த மையத்தை அணுகுவதைத் தடுக்கிறது. β-கேலக்டோசிடேஸ்-செயல்படுத்தப்பட்ட மாறுபட்ட முகவர்களின் அமைப்பு இரண்டு தனித்துவமான β-கேலக்டோசிடேஸ்-செயல்படுத்தப்பட்ட மாறுபட்ட முகவர்கள் பதிவாகியுள்ளன. இரண்டும் ஒரு ஜிடி (III) அயனியைக் கொண்டுள்ளன, அவை ஒரு டெட்ராஸாமாக்ரோசைக்கிள் உடன் சிக்கலானவை. N-10 நிலையில், இரண்டு கார்பன் சங்கிலி கடோலினியம்-டெர்டாஅசாமாக்ளோசைக்கிள் வளாகத்தை கேலக்டோஸின் மூலக்கூறுடன் இணைக்கிறது. கேலக்டோஸ் அதன் சி-1 நிலையில் β-கிளைகோசிடிக் பிணைப்பால் வளாகத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. மாறுபட்ட முகவரின் இரண்டு வடிவங்களும் ஒரு ஒற்றை மெத்தில் குழுவின் இருப்பிடத்தில் மட்டுமே வேறுபடுகின்றன. முதல் வகுப்பு, α-தொடர் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது கார்பனுடன் பிணைக்கப்பட்ட ஒரு மெத்தில் குழுவைக் கொண்டுள்ளது, இது α டெட்ராஸாமாக்ரோசைக்கிள் ஆகும். மற்ற வகுப்பு, β-தொடர் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது டெட்ராஸாமாக்ரோசைக்கிள் ஒப்பிடுகையில் β கார்பனுடன் ஒரு மெத்தில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த மெத்தில் குழுவின் நிலை முகவரின் கட்டமைப்பிற்கு குறிப்பிடத்தக்கதாகும், இதனால் செயல்படாத கலவை Gd (III) அயனியை தண்ணீருடன் தொடர்புகொள்வதிலிருந்து பாதுகாக்கும் பொறிமுறையை தீர்மானிக்கிறது. α-தொடர் ஒரு இணக்கத்தை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இதில் சர்க்கரை நேரடியாக பாரா காந்த மையத்தின் மீது உள்ளது, இதனால் கடோலினியத்தை அணுகுவதை நீர் தடுக்கிறது. மறுபுறம், β-தொடர், ஒரு கார்பனேட் அயனியுடன் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் கடோலினியத்திலிருந்து தண்ணீரைத் தடுக்கிறது. மெத்தில்-தாங்கி கார்பனின் ஸ்டீரியோ கெமிக்கல் நோக்குநிலை என்சைம்-வினையூக்கி பிளவு அல்லது கடோலினியம் அயனியிலிருந்து தண்ணீரை விலக்கும் சர்க்கரையின் திறனை பாதிக்கிறது என்பதற்கு எந்த ஆதாரமும் இல்லை. பிளவுபடுவதற்கு முன்பு பாரா காந்த மையத்திலிருந்து தண்ணீரைத் தடுப்பதில் α-தொடர் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. ஒரு கார்பனேட் அயனியுடன் ஒருங்கிணைக்க வேண்டிய அவசியம் மற்றும் β-தொடருக்கு உள்ளார்ந்த குறைந்த அளவிலான சமிக்ஞை அடக்குதல் α-தொடரை ஆராய்ச்சி மற்றும் மருத்துவ மருத்துவத்தில் பயன்படுத்த சிறந்த வேட்பாளராக ஆக்குகிறது. செயல்பாட்டின் வழிமுறை செயலில் உள்ள β-கேலக்டோசிடேஸ் இருக்கும் ஒரு திசுவில், சர்க்கரை கலவையின் மற்ற பகுதிகளிலிருந்து பிரிக்கப்படும். இது நீர் பாரா காந்த மையத்தை அணுக அனுமதிக்கிறது, மேலும் சுற்றியுள்ள நீர் மூலக்கூறுகளின் காந்த தளர்வு பண்புகளை மாற்றுகிறது. தளர்வு நேரங்களில் இந்த மாற்றம், எம். ஆர் ஸ்கேன்களிலிருந்து பெறப்பட்ட திசுக்களின் படங்களின் சமிக்ஞை தீவிரத்தை மாற்றும். இந்த பொறிமுறை மற்ற அனைத்து β-கேலக்டோசிடேஸ்-வினையூக்கி பிளவுகளைப் போலவே தொடர்கிறது. நொதிக்குள் உள்ள குளுட்டமிக் அமில பக்கச் சங்கிலியில் உள்ள கார்பாக்சில் குழு ஒரு அமில வினையூக்கியாக செயல்படுகிறது, இது சர்க்கரையில் சி-1 நிலையில் கிளைகோசிடிக் பிணைப்பின் பிளவுகளை விரைவுபடுத்துகிறது. இந்த பிளவு பாரா காந்த மையத்திற்கு நீர் அணுகலை வழங்குகிறது. நொதி-வினையூக்கி எதிர்வினையின் விளைவாக ஒரு இலவச கேலக்டோஸ் மூலக்கூறு மற்றும் ஒரு செயல்படுத்தப்பட்ட மாறுபட்ட முகவர் உள்ளது. பயன்பாடுகள் ஆராய்ச்சி மற்றும் மருத்துவ மருத்துவம் ஆகிய இரண்டிலும் இந்த தொழில்நுட்பத்திற்கு வெளிப்படையான சாத்தியமான பயன்பாடுகள் உள்ளன. அடிப்படை ஆராய்ச்சி ஒரு ஆராய்ச்சி சூழலில், செனோப்பஸ் லேவிஸ் கருவில் உள்ள உயிரணுக்களின் வளர்ச்சி மற்றும் மரபணு வெளிப்பாட்டைக் காட்சிப்படுத்த β-கேலக்டோசிடேஸ்-செயல்படுத்தப்பட்ட எம்ஆர் மாறுபட்ட முகவர்களின் α-தொடர் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு செல் நிலை கருவின் இரு உயிரணுக்களிலும் முகவரை ஊசி போட்டனர், பின்னர் நொதிக்கு எம். ஆர். என். ஏ கொண்ட உயிரணுக்களில் ஒன்றை மட்டுமே ஊசி போட்டனர். வளர்ச்சியின் ஒரு காலகட்டத்தைத் தொடர்ந்து, அவர்கள் கருவின் எம்ஆர் படங்களைப் பெற்றனர், இது என்சைம் மற்றும் கான்ட்ராஸ்ட் ஏஜென்ட் ஆகிய இரண்டையும் செலுத்திய தாய் உயிரணுவிலிருந்து பெறப்பட்ட உயிரணுக்களில் மட்டுமே சமிக்ஞை மேம்பாட்டை தெளிவாகக் காட்டியது. இந்த ஆய்வு அடிப்படை ஆராய்ச்சிக்கான விவோ மூலக்கூறு இமேஜிங் முறைகளில் முழு உடலின் மதிப்பை நிரூபிக்கிறது. இத்தகைய நுட்பங்கள் விஞ்ஞானிகள் ஒரு உயிரினம் முழுவதும் மரபணு செயல்பாடு மற்றும் நொதி செயல்பாட்டை சோதிக்க அனுமதிக்கின்றன. இதற்கு மாறாக, தற்போதுள்ள பல மதிப்பீடுகள் (பாராஃபின் மெழுகு மீது உயிரணுக்களை நிலைநிறுத்துவது மற்றும் அதைத் தொடர்ந்து நோயெதிர்ப்பு சக்தியை நிலைநிறுத்துவது போன்றவை) ஒரு நேரத்தில் ஒரு சில உயிரணுக்களை மட்டுமே பகுப்பாய்வு செய்ய அனுமதிக்கின்றன. இந்த முறைகள் செல்களைக் கொல்கின்றன, இதனால் நேரத் தொடர் ஆய்வுகள் கடினமாகின்றன. உயிரணுக்களைப் பெறுவதற்கு முன்பு ஆர்வமுள்ள ஒரு திசுவை ஆராய்ச்சியாளர் அடையாளம் கண்டிருக்க வேண்டும் என்றும் அவை கோருகின்றன. முழு உடல் மூலக்கூறு இமேஜிங் முறைகளின் எழுச்சி, உயிரணுக்களை சேதப்படுத்தாமல் ஒரு உயிரினத்தில் ஒரு நொதி எங்கு செயலில் உள்ளது என்பதை விஞ்ஞானிகள் பார்க்க அனுமதிக்கலாம்; மரபணு வெளிப்பாடு அல்லது நொதி செயல்பாட்டில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்காணிக்க பல நேர புள்ளிகளில் இமேஜிங் மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்படலாம். இதே போன்ற நுட்பங்கள் புற்றுநோய் மற்றும் இருதய நோய்களைப் படிக்கும் ஆராய்ச்சியாளர்களிடமிருந்து கணிசமான ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளன. மருத்துவ மருத்துவம் ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் ஒரு நொதியின் செயலில் உள்ள வடிவத்தைக் கொண்ட திசுக்களைக் கண்டறியும் திறன் மருத்துவத்தில் தெளிவான மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது. செயலில் உள்ள என்சைம்களின் முன்னிலையில் மட்டுமே மேம்பாட்டை வழங்கும் குறிப்பிட்ட மாறுபட்ட முகவர்கள், பிரக்டோஸ் பிஸ்ஃபாஸ்பேடேஸ் குறைபாடு போன்ற பல்வேறு வகையான என்சைமாடிக் நோய்களுக்கு மருத்துவர்களை உறுதியாகவும் ஊடுருவாமலும் மதிப்பீடு செய்ய அனுமதிக்கும். இருப்பினும், இத்தகைய நோயறிதல் கருவிகளுக்கு ஆர்வமுள்ள நொதிக்கு குறிப்பிட்ட மாறுபட்ட முகவர்களின் வளர்ச்சி தேவைப்படும், மேலும் முகவர்களை உயிரணுக்களுக்கு வழங்குவதற்கான முறைகளின் வளர்ச்சி தேவைப்படும் (கீழே உள்ள வரம்புகளைப் பார்க்கவும்). வரம்புகள் சர்க்கரைக் குழுவின் பிளவு மூலம் மாறுபட்ட முகவர் செயல்படுத்தப்பட்டவுடன், கடோலினியம் அதைக் கொண்ட பெட்டியில் இருந்து கழுவப்பட்டால் அல்லது உலோகக் குழுவிற்கான நீரின் அணுகல் மீண்டும் தடுக்கப்பட்டால் மட்டுமே சமிக்ஞையை மேம்படுத்தும் விளைவுகள் குறையும். எனவே, எம்ஆர் சமிக்ஞையின் நிரந்தர மேம்பாட்டைத் தடுக்க, செல்கள் கடோலினியம் குழுவை இரத்த ஓட்டத்திற்கு ஏற்றுமதி செய்ய ஒரு வழியைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், அல்லது அவை பிளவுபட்ட சர்க்கரை குழுவை மாற்ற முடியும். இந்த முறைகள் நிரந்தர சமிக்ஞை பெருக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும் என்று பரிந்துரைக்கும் விவோவில் எந்த அணுகுமுறையும் சாத்தியமானது என்பதைக் குறிக்கும் தரவு இலக்கியத்தில் இல்லை. மற்றொரு சவால் என்னவென்றால், செல்களை இலக்காகக் கொண்ட மாறுபட்ட முகவர்களை வழங்குவதாகும். என்சைம்-ஆக்டிவேட்டட் எம்ஆர் கான்ட்ராஸ்ட் ஏஜெண்ட்களின் விவோ பயன்பாட்டை விவரிக்கும் ஒரே காகிதத்தில், முகவர் ஒரு மைக்ரோபிபெட் வழியாக கரு உயிரணுக்களுக்கு வழங்கப்பட்டது. இருப்பினும், பல ஆராய்ச்சி திட்டங்களுக்கு இது ஒரு சாத்தியமான அணுகுமுறை அல்ல என்பதை ஆய்வறிக்கையின் ஆசிரியர்கள் ஒப்புக்கொள்கிறார்கள், மேலும் இது மருத்துவ பயன்பாட்டிற்கு ஒரு தெளிவான தடையாக உள்ளது. மாறுபட்ட முகவர்களை ஏற்றுவதற்கு கலத்தின் சொந்த இறக்குமதி இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்துவதில் செயலில் ஆராய்ச்சி உள்ளது. குறிப்புகள் இமேஜிங்