Fluorescenčna tomografija je slikovna tehnika, ki se uporablja predvsem pri diagnostiki in vivo. Temelji na uporabi fluorescentnih barvila ki služijo kot biomarkerji. Tehnika se zdaj večinoma uporablja v raziskavah ali predporodnih študijah.
Kaj je fluorescenčna tomografija?
Fluorescenčna tomografija zazna in količinsko opredeli tridimenzionalno distribucija fluorescentnih biomarkerjev v bioloških tkivih. Slika prikazuje injekcijo biomarkerja. Fluorescenčna tomografija zazna in količinsko opredeli tridimenzionalno distribucija fluorescentnih biomarkerjev v bioloških tkivih. Tako imenovani fluoroforji, torej fluorescentne snovi, najprej absorbirajo elektromagnetno sevanje v bližnjem infrardečem območju. Nato ponovno oddajajo sevanje v nekoliko nižjem energijskem stanju. Takšno obnašanje biomolekul se imenuje fluorescenca. The absorpcija in oddajanje poteka v območju valovnih dolžin med 700 - 900 nm elektromagnetnega spektra. Polimetini se običajno uporabljajo kot fluoroforji. To so barvila ki imajo v molekuli konjugirajoče elektronske pare in so tako sposobni sprejeti fotone, da vzbudijo elektrone. Ta energija se nato spet sprosti z oddajanjem svetlobe in tvorbo toplote. Ko fluorescentno barvilo zažari, njegov distribucija v telesu je mogoče vizualizirati. Fluoroforji, tako kot kontrastna sredstva, se uporabljajo v drugih slikovnih postopkih. Uporabljajo se lahko intravensko ali peroralno, odvisno od področja uporabe. Fluorescenčna tomografija je primerna tudi za uporabo pri molekularnem slikanju.
Funkcija, učinek in cilji
Uporaba fluorescenčne tomografije običajno poteka v bližnjem infrardečem območju, ker lahko kratkovalovna infrardeča svetloba zlahka prečka telesno tkivo. Samo vode in hemoglobina so sposobni absorbirati sevanje v tem območju valovnih dolžin. V tipičnem tkivu, hemoglobina je odgovoren za približno 34 do 64 odstotkov absorpcija. Zato je odločilni dejavnik za ta postopek. Obstaja spektralno okno v območju od 700 do 900 nanometrov. Sevanje fluorescentnega barvila leži tudi v tem območju valovnih dolžin. Zato lahko kratkovalovna infrardeča svetloba dobro prodre v biološko tkivo. Preostali absorpcija in razprševanje sevanja sta omejevalna dejavnika metode, zato je njena uporaba omejena na majhne količine tkiva. Danes uporabljeni fluoroforji so v glavnem fluorescentna barvila iz polimetenske skupine. Ker pa se ta barvila ob izpostavitvi počasi uničijo, je njihova uporaba znatno omejena. Kot alternativo lahko uporabimo kvantne pike iz polprevodniških materialov. To so nanotelesa, vendar lahko vsebujejo selen, arzen in kadmija, zato je treba njihovo uporabo pri ljudeh načeloma izključiti. Beljakovine, oligonukleidi ali peptidi delujejo kot ligandi za konjugacijo s fluorescentnimi barvili. V izjemnih primerih se uporabljajo tudi nekonjugirana fluorescenčna barvila. Na primer, fluorescentno barvilo "indocyanine green" je bilo pri ljudeh uporabljeno kot kontrastno sredstvo in angiografijo od leta 1959. Konjugirani fluorescenčni biomarkerji pri ljudeh trenutno niso odobreni. Zato se za raziskave aplikacij za fluorescenčno tomografijo danes izvajajo samo poskusi na živalih. V teh poskusih se fluorescenčni biomarker nanese intravensko, nato pa se časovno razrešena porazdelitev barvila in njegovo kopičenje v preiskovanem tkivu. Telesna površina živali se skenira z NIR laserjem. Med tem postopkom kamera zabeleži sevanje, ki ga oddaja fluorescenčni biomarker, in slike sestavi v 3D film. To omogoča sledenje poti biomarkerja. Hkrati je Obseg zabeleženega tkiva je mogoče tudi posneti, kar omogoča oceno, ali gre morda za tumorsko tkivo. Danes se v predkliničnih študijah fluorescenčna tomografija uporablja na različne načine. Vendar se intenzivno dela tudi na možnih aplikacijah v človeški diagnostiki. V tem okviru raziskave za njegovo uporabo v rak diagnostika, zlasti za raka dojk, igra pomembno vlogo. Na primer, fluorescenca mamografijo domneva se, da bi lahko bila stroškovno učinkovita in hitra presejalna metoda za raka dojk. Že leta 2000 je Schering AG predstavil modificirano indocianinsko zeleno kot a kontrastno sredstvo za ta postopek. Vendar odobritev še ni na voljo. Vloga za nadzor nad limfna razpravlja se tudi o pretoku. Drugo potencialno področje uporabe bi bila uporaba postopka za oceno tveganja v EU rak bolnikov. Fluorescenčna tomografija ima tudi velik potencial za zgodnje odkrivanje revmatoidne bolezni artritis.
Tveganja, neželeni učinki in nevarnosti
Fluorescenčna tomografija ima več prednosti pred nekaterimi drugimi tehnikami slikanja. To je zelo občutljiva tehnika, pri kateri celo majhne količine fluoroforja zadoščajo za slikanje. Tako je njegova občutljivost primerljiva z jedrsko medicino PET (pozitronska emisijska tomografija) in SPECT (enojna emisija fotona računalniška tomografija). V tem pogledu je celo boljši od MRI (slikanje z magnetno resonanco). Poleg tega je fluorescenčna tomografija zelo poceni postopek. To velja za naložbe v opremo in delovanje opreme ter za izvedbo pregleda. Poleg tega ni izpostavljenosti sevanju. Pomanjkljivost pa je, da se prostorska ločljivost drastično zmanjšuje s povečanjem globine telesa zaradi velikih izgub v razpršitvi. Zato je mogoče pregledati le majhne površine tkiva. Pri ljudeh notranjih organov trenutno ni mogoče dobro slikati. Vendar pa obstajajo poskusi omejiti učinke razprševanja z razvojem izbirnih metod. V tem postopku se močno razpršeni fotoni ločijo od edino nekoliko razpršenih fotonov. Ta postopek še ni popolnoma razvit. Potrebne so tudi nadaljnje raziskave pri razvoju ustreznega fluorescenčnega biomarkerja. Trenutni fluorescenčni biomarkerji niso odobreni za uporabo pri ljudeh. Trenutno uporabljena barvila se razgradijo zaradi izpostavljenosti svetlobi, kar je velika pomanjkljivost za njihovo uporabo. Možne alternative so tako imenovane kvantne pike iz polprevodniških materialov. Vendar pa zaradi vsebnosti strupenih snovi, kot npr kadmija or arzen, niso primerni za uporabo in vivo diagnostike pri ljudeh.
