抗核污染药丸如何也可以帮助MRI患者

当美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的化学家Rebecca Abergel和她的团队在2014年成功开发出抗辐射中毒药物时，他们希望永远不必使用它。

这是因为药丸中的活性药物成分 - 科学家称之为“螯合剂” - 旨在在发生可怕的事情时(例如核反应堆熔化)从身体中清除放射性污染物，或更糟糕的是：在核攻击中幸存下来。

现在，研究人员正在研究同样的药丸如何帮助保护人们免受其他物质的潜在毒性 - 长期保留钆，这是广泛用于MRI(磁共振成像)扫描的对比染料的关键成分。

“我一直对公共卫生应用感兴趣，”Abergel说，他也是加州大学伯克利分校的核工程助理教授。“我们目前的工作可以帮助数千名依赖磁共振成像的患者更好地了解肿瘤可能位于何处以及是否癌变并扩散到其他器官，但是担心由于钆内的潴留可能造成的副作用身体。”

没有原因的症状?

仅在美国，医生每年就向大约3000万患者开出MRI。与医学X射线不同，MRI扫描可以拍摄患者器官的软组织成分的详细图像，例如心脏，肝脏，肾脏，血管和大脑。MRI还可以帮助诊断肌肉扭伤和韧带撕裂。

虽然X射线采用高能电离辐射，但MRI使用大磁铁，无线电波和计算机来使我们体内的氢原子发出微小的磁场，当被发现时，它们被用来产生详细的全身图像内脏，肌肉，肌腱和骨骼。

自从20世纪80年代商用以来，MRI一直被认为是安全的。有人说，引入GBCAs或基于钆的造影剂，通过改善大脑和心脏内血管的可见性，有助于进一步彻底改变MRI。

当注射到体内时，GBCA增强了在MRI扫描期间由身体的氢原子发射的信号，其中没有GBCA可以变得更弱并且随时间改变方向。如今，大约三分之一的MRI都是用GBCA进行的。

钆是一种银白色的稀土金属，是元素周期表底部镧系元素中的15种金属化学元素之一。钆是一种重金属，它本身对身体有毒。因此，作为造影剂，它需要与有助于快速清除体内钆的分子结合，特别是从肾脏通过排尿。

但是近年来，越来越多的MRI患者报告感觉异常症状 - 例如关节疼痛，身体疼痛，以及在MRI扫描后数天甚至数小时内记忆丧失。一些患者还报告了长期的慢性副作用，如肾脏损害。根据Abergel的说法，这些症状可能与钆有关，钆已被证明可以沉积在骨骼中。其他研究发现，给予GBCA的MRI患者大脑中存在钆沉积物。

一些患者怀疑他们的新疾病的来源是在进行MRI之前注射到他们体内的GBCA。

目前没有足够的科学证据证明存在联系，但Abergel希望填补这一空白：“通过伯克利实验室基金会的慷慨支持者的资助，我们能够建立Marcie Jacobs基金用于钆毒性研究和开始研究钆如何与生物分子和器官相互作用。钆会对患者产生毒性和可观察症状的影响是什么?她说。

寻找更好的方法来减少体内有毒的钆滞留

虽然Abergel的抗辐射中毒药丸于2014年被批准用于其第一次人体内第一阶段安全性试验，但她和她的团队指出，螯合剂 - 一种HOPO或羟基吡啶酮配体 - 有助于服用避孕药，当时是无毒的以治疗剂量给药，不仅对钚和其他重的放射性元素(称为act系元素)具有高选择性，而且对镧系元素如钆也具有高选择性。

“因此，我们认为我们应该调查这种HOPO螯合剂是否可以在造影剂完成其工作后去除MRI患者的钆沉积物，”她说。

正如自然在线出版物“ 科学报告” 2018年报道的那样，Abergel和她的团队使用动物模型证明，与常规螯合剂如二乙烯三胺五乙酸或DTPA相比，它们的HOPO螯合剂在去除钆沉积物方面的效率要高出许多倍。

“我们还发现，如果我们在MRI之前或之后立即给予药物，我们可以防止高达96%的钆沉积，”Abergel说。

研究人员还发现，他们的HOPO螯合剂对钆的选择性高于DTPA。例如，当DTPA与钆结合时，它还可以结合并消耗体内重要的矿物质，如钙和锌，她解释说。

Abergel和她的研究团队现在正在研究哪些患者群体更容易受到钆毒性的影响。

“什么会影响更大或更小的钆保留，它最终会在哪里?这取决于你清除它的速度，以及你的肾功能如何，”她说。

Abergel补充说，尽管HOPO螯合剂作为医疗对策或抗核污染药物的开发已经在很大程度上得到了美国国立卫生研究院和生物医学高级研究与发展管理局等联邦机构的支持，但她和她的团队现已达成他们需要确定其他资金来源的阶段，以完成药物开发作为钆去除剂的第一次临床安全性研究。

Abergel关于螯合剂的工作是35年前由伯克利实验室教师资深科学家和加州大学伯克利分校化学教授Kenneth Raymond首先构思的一个具有里程碑意义的项目的最新篇章，他与伯克利实验室生物物理学家Patricia Durbin-Heavey密切合作测试了大量新的螯合化合物用于从体内除去act系元素如钚。

“这种研究只能在国家实验室进行，”Abergel说。“在伯克利实验室，我们可以使用研究设施，使我们能够在一个控制良好，实施良好且安全的环境中完成这项工作。很难在其他任何地方找到所有这些功能。”