Междисциплинарные исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне получили федеральное финансирование для разработки методов ультразвуковой визуализации для изучения взаимосвязи между болезнью Альцгеймера и сосудистой системой головного мозга.

(Слева направо) Пэнфей Сонг, доктор Дэн Ллано, Мэтью Ловерисон и Натия Чандра Секаран входят в состав исследовательской группы Института передовых наук и технологий Бекмана, которая получит федеральное финансирование для разработки методов ультразвуковой визуализации для изучения нейроваскулярных изменений, лежащих в основе болезни Альцгеймера. Изображение предоставлено Институтом передовых наук и технологий Бекмана. 

Понимание связи между болезнью Альцгеймера и сосудистой системой головного мозга — его сложной сетью сосудов и вен — является давней задачей для учёных. 

«Проблема в том, что в настоящее время нет инструментов, в частности инструментов для визуализации и моделей мелких животных, которые помогли бы изучить этот вопрос», — сказал  Пэнфэй Сонг , доцент кафедры электротехники, вычислительной техники и биоинженерии в UIUC. 

Междисциплинарные исследователи из Института Бекмана получили федеральное финансирование для разработки методов ультразвуковой визуализации для изучения нервно-сосудистых изменений, лежащих в основе болезни Альцгеймера. Их недорогой, широко доступный метод может в конечном итоге помочь в раннем выявлении болезни. 

«Эта совместная работа возможна только в таком месте, как Институт Бекмана, и она обеспечит качественный скачок в нашем понимании того, как сосудистая система влияет на болезнь Альцгеймера», — сказал  доктор Дэн Ллано , доцент кафедры молекулярной и интегративной физиологии. 

Этот совместный проект, возглавляемый Сонгом и Льяно, поддерживается  двухлетним грантом в размере 421 500 R21 от Национального института здравоохранения  , предназначенным для финансирования поисковых и ранних исследований. 

«Наша лаборатория годами искала способы получения изображений глубоких тканей с высоким разрешением. Нам очень повезло, что мы смогли наладить сотрудничество с профессором Сонгом, чтобы получить беспрецедентную неинвазивную визуализацию глубоких тканей мозга», — сказал Ллано. 

В частности, исследователи стремятся понять направленность взаимодействия между отложением бляшек, микрососудистыми изменениями и когнитивными нарушениями, что является серьезной проблемой в этой области. 

«Существует взаимосвязь между микрососудистыми изменениями и болезнью Альцгеймера. Но точный механизм, особенно направление взаимосвязи между микрососудистой патологией и патологией болезни Альцгеймера, остаётся неясным. Это горячо обсуждаемая область — как проблема курицы и яйца», — сказал Сун. 

Ультразвуковая микроскопия обеспечивает быстрые и точные изображения микроциркуляторного русла животных путём измерения того, как маленькие микропузырьки контрастного вещества перемещаются по кровотоку. Микропузырьки являются полезным методом визуализации, поскольку их легче визуализировать и отслеживать с помощью ультразвука. 

«Эта ультразвуковая технология позволяет нам визуализировать весь мозг с разрешением, достаточно высоким для разрешения микрососудов», — сказал Сонг. «Наша система визуализации недорогая, мобильная и широкодоступная. Мы считаем, что если наш метод наберёт обороты, он может быть быстро принят сообществом больных болезнью Альцгеймера. Эта комбинация изображений проникновения и разрешения беспрецедентна». 

Комбинация гистологии — микроскопической анатомии — и когнитивных оценок будет развёрнута на моделях мышей, чтобы подтвердить эффективность инструмента для изучения изменений в микроциркуляторном русле мозга. 

«В настоящее время гистология считается золотым стандартом», — сказал Сонг. «Мы можем сопоставить наши ультразвуковые измерения in vivo с последующим гистологическим исследованием ex vivo. 

«Второй подход заключается в использовании когнитивного тестирования , развёртывании стандартизированных когнитивных тестов, таких как водный лабиринт. При УЗИ, если мы видим нарушения в сосудистой системе, которые коррелируют с нарушениями когнитивной функции, это также позволяет нам определить, вовлечены ли нарушения сосудистой системы в когнитивные изменения. Мы хотим продемонстрировать сообществу людей, страдающих болезнью Альцгеймера, что ультразвуковая визуализация сверхвысокого разрешения является жизнеспособным инструментом, и показать, что они могут принять этот инструмент и использовать его для ответов на вопросы, основанные на гипотезах». 

Попытки распутать взаимосвязь между микроциркуляторным руслом и когнитивными нарушениями однажды могут помочь в раннем выявлении болезни Альцгеймера. 

«Это классическое междисциплинарное сотрудничество между исследователями, создающими инструменты визуализации, и нейробиологами, работающими над конкретной физиологической проблемой, на которую они хотят ответить», — сказал Сонг. «Это сотрудничество позволяет нашей исследовательской группе держать руку на пульсе истинного применения этой технологии, чтобы мы могли найти существующий пробел и устранить его. Для решения всех этих загадок болезни Альцгеймера потребуются инструменты, и этот новый инструмент позволит по-новому взглянуть на эту болезнь». 

Исследование проводится при поддержке научных сотрудников Института Бекмана Натии Чандра Секаран и Мэтью Ловерисона . 

«Нам действительно нужно поблагодарить Бекмана за эту огромную поддержку», — сказал Сонг. «У Натии очень большой опыт в нейробиологии и моделях на животных. Из моей лаборатории Мэтт привносит свои знания в области визуализации животных. Они проделали тяжёлую работу по сбору данных об этих проектах». 

Источник