For at undersøge strukturen i atomkernen, DOE Thomas Jefferson National Accelerator Facility udvikler og anvender en bred vifte af cutting-edge detektor teknologier. Nu Jefferson Lab har forskerne brugt deres ekspertise til at bygge et lille dyr medicinsk kamera, som er at hjælpe forskerne udvikle en ny genterapi teknik til cystisk fibrose.
"Vores kernekompetence er instrumenter. Når du har instrumenter med forskellige imaging kapaciteter, du ønsker at spin-off, at teknologien på måder, der kan gøre mest godt," siger Stan Majewski, Jefferson Lab Detector gruppeleder.
Til brug i nye, mere følsomme detektorer til medicinsk billedbehandling, Majewski og hans gruppe er ved at tilpasse den teknologi, der opfanger fotoner og andre højenergi partikler produceret når Labs elektronstrålen rammer en eksperimentel mål. I medicinsk billedbehandling, er fotoner udsendes af et radioaktivt mærket molekyle, der er knyttet til andre molekyler i kroppen. Denne teknologi gør det muligt for lægerne at billedet cellefunktion i områder af interesse og har allerede bevist sin nytte, for eksempel i billedbehandling kræft tumorer.
Ifølge Jefferson Lab hovedinvestigatoren på dette projekt, Drew Weisenberger, holdet har designet og bygget flere små dyr kameraer til brug i biomedicinsk forskning. "Forskere bruger dyr hele tiden at udvikle imaging teknologier. Dr. Lee er ved hjælp af vores teknologi i forskning med mus, og vi arbejder sammen med ham for at forbedre teknologien og producere de billeder, han har brug for," Weisenberger siger.
Zhenghong Lee, en forsker med Case Western Reserve University og University Hospitals of Cleveland, der bruger de små dyrs medicinske imager i cystisk fibrose genterapi undersøgelser sammen med kolleger monte Ziady og Pamela Davis. De er forsker en ny måde at erstatte det defekte gen, der forårsager cystisk fibrose, en dødelig sygdom, der rammer omkring 30.000 amerikanere, og som ikke har nogen kendt helbredelse. I konventionelle genterapi, er en virus, som benyttes til at levere et terapeutisk gen til target-cellerne.
Men denne metode er ikke rentabelt for cystisk fibrose patienter, der i forvejen kæmper kroniske lunge infektioner og betændelse. "Hvis vi leverer en virus i lungerne, selvom det er et hult virus, vil den indlede en inflammatorisk respons, hvilket gør patienten endnu mere syg. Så det er det sidste, vi har brug for i cystisk fibrose patient," Lee siger.
Lee og hans kolleger håber at løse dette problem ved at levere genterapi gennem en aerosol, at patienter kan inhalere. I en tidligere undersøgelse fandt han, at dryp en opløsning med en fungerende kopi af cystisk fibrose genet (CFTR) i næsen af mus uden genet held kunne aflevere det i lungerne.
Succesfuld genterapi afhænger ikke kun af, hvor generne er leveret, men også på hvor godt gener overføres - evne til cellerne i kroppen til at tage og udtrykke det nye gen som en af deres egne. For nylig gentog Lee og hans kolleger forsøget med HSV1-tk, et gen, der ofte bruges til at måle ekspression af overførte gener. En dag senere, den eksperimentatorer indsprøjtet et radioaktivt sporstof og erhvervet x-ray og gamma billeder af mus med Jefferson Labs specialbyggede lille dyr Imager - en planar gamma scintigrafi enhed. Undersøgelsen viste, at mus celler blev udtrykker det nye gen i lungerne, og at Jefferson Lab er små dyr Imaging System kan med held billede genoverførsel med nukleare imaging teknikker.