希伯来大学揭秘大脑健康:新型核磁共振技术评估大脑铁稳态

9月12日,由耶路撒冷希伯来大学的Shir Filo,Aviv Mezer教授和特拉维夫苏拉斯基医学中心(Tel Aviv Sourasky Medical Center)的神经外科肿瘤科主任Tal Shahar博士领导的研究团队公布了一项突破性的磁共振成像(MRI)技术,此技术有望改变人们对人脑内铁稳态的认知。通过这项非侵入式的技术,研究团队能够评估大脑内不同分子铁稳态环境的情况,从而揭示铁在大脑功能、衰老、神经退行性疾病和癌症中的重要作用。

传统的MRI扫描提供的是定性图像,需要医学专业人员进行主观的解读与分析。而定量MRI旨在准确地模拟、评估身体温度,而不仅仅停留在“太热”或“太冷”的定性观察。实现这一目标需要使用复杂的物理模型将多个MRI扫描合并起来,以提取多样化的测量数据。然后利用这些MRI测量数据,研究人员可以得出有价值的生物学见解,类似于血液检查能够揭示我们的血液成分,包括蛋白质、脂肪和潜在的异常情况。

大脑是关键功能之一是维持铁的平衡或稳态,这对人体整体健康至关重要。脑内铁水平的不平衡可能会导致诸多问题,比如神经退行性疾病或癌症。直至今日,以非侵入性的方法评估人脑中铁分子环境一直都是业界的重大挑战。

MRI扫描图像与数据

耶路撒冷希伯来大学的MRI量化技术可以成功突破这一难题。该技术不仅可以区分病态和健康的脑组织,还可以在不使用有毒造影剂的情况下观察铁分子状态。MRI量化技术有潜力提供对大脑铁稳态能力的深入了解,并为铁分子相关疾病的诊断和治疗提供更准确的依据。这种创新的MRI量化技术有助于研究人员获得有关大脑铁稳态的重要生物学信息,从而推动研究和临床实践的进展。

在研究过程中,研究团队引入了一种基于定量MRI的新型MRI方法,可以敏锐的检测到大脑中铁稳态的变化。他们在体外实验中通过MRI技术揭示了关键铁化合物(包括铁蛋白、转铁蛋白和亚铁)所特有的顺磁性。研究人员通过对沙尔津德医疗中心(Shaare Zedek Medical Center)神经外科部接受手术的脑肿瘤的患者进行体内MRI扫描,并与切除的肿瘤的体外铁化合物定量验证相结合,取得了重大突破。以上离体转录组学和蛋白质组学的分析由Tal Shahar博士指导,在希伯来大学Naomi Habib博士的实验室和沙尔津德医疗中心的分子神经肿瘤学实验室进行。

新型MRI技术揭示关键铁化合物的顺磁性

这种创新的磁共振成像方法证明了其对于不同大脑区域和大脑衰老过程中铁迁移能力变化的敏感性,同时也有助于了解病理组织中铁稳态及铁元素相关基因表达的变化。最重要的是,这个方法可以在无需注射有毒造影剂的情况下区分肿瘤组织和非病理组织。

Shir Filo指出,“我们的新技术为进一步了解铁元素在癌症、衰老、以及神经退行性疾病中的作用提供了新的可能性。它实现了对人类大脑中的铁稳态进行非侵入性研究和诊断,也为医疗和神经科学带来了变革性的突破。”

Aviv Mezer教授强调,“我们集合了来自不同领域和专业的专家,团队的优势在于人员构成多元化。Tal Shahar博士负责脑膜瘤患者和蛋白质组学相关的医学方面的研究;Rona Shahrabani博士在进行铁蛋白质实验方面起到了至关重要的作用;Nevo Margalit博士则参与了大部分手术以及病人的招募,他们为我们的研究做出了重大贡献;此外,Eli Ben David博士在核磁共振扫描中也发挥了不可或缺的作用;Naomi Habib博士为团队带来了基因表达方面的宝贵知识;这项开创性研究的成功归功于研究团队的集体智慧、跨学科的专业知识以及研究人员坚定不移的奉献精神。”

关于耶路撒冷希伯来大学

耶路撒冷希伯来大学是以色列领先的学术和科研机构,跻身世界百强大学之列,由阿尔伯特·爱因斯坦和西格蒙德·弗洛伊德等著名学者联合创立于1918年。

希伯来大学拥有6个主要校区,100余所研究中心和315个学术研究部门,平均保持约有4000个研究项目同步进行,涵盖理工科、人文社会科学、医学、法律等多个学科领域。目前,希伯来大学约有2.5万名在校生,其中包括来自90多个国家/地区的2,300多名国际学生。

迄今为止,希伯来大学教授和校友共获得8项诺贝尔奖,1项菲尔兹奖和1项阿贝尔奖。