For å studere strukturen i kjernen av atom, utvikler DOE Thomas Jefferson National Accelerator Facility og sysselsetter et bredt spekter av cutting-edge detektor teknologi. Nå Jefferson Lab har forskere brukt sin ekspertise til å bygge et lite dyr medisinsk imager som hjelper forskere utvikler en ny genterapi teknikk for cystisk fibrose.
"Vår kjernekompetanse er instrumenter. Når du har instrumenter med forskjellige imaging evner, ønsker du å spin-off som teknologien på måter som kan gjøre mest godt," sier Stan Majewski, Jefferson Lab Detector gruppeleder.
For bruk i nye, mer følsomme detektorer for medisinsk avbildning, Majewski og hans gruppe er å tilpasse teknologi som oppdager fotoner og andre høy-energi partikler produsert når Labs elektronstrålen treffer en eksperimentell mål. I medisinsk bildebehandling, er fotoner som sendes ut av et radioaktivt merket molekyl som har knyttet til andre molekyler i kroppen. Denne teknologien gjør det mulig for leger å image cellular funksjon på områder av interesse og har allerede bevist sin nytteverdi, for eksempel i bildebehandling kreftsvulster.
Ifølge Jefferson Lab fremste etterforsker på dette prosjektet, Drew Weisenberger, teamet har designet og bygget flere små dyr kameraer for bruk i biomedisinsk forskning. "Forskere bruker dyr hele tiden i utvikling imaging teknologi. Dr. Lee er å bruke vår teknologi i forskning med mus, og vi jobber sammen med ham for å forbedre teknologien og produserer bildene han trenger," Weisenberger sier.
Zhenghong Lee, forsker ved Case Western Reserve University og University Hospitals of Cleveland, bruker den lille dyret medisinske imager i cystisk fibrose genterapi studier sammen med kolleger ASSEM Ziady og Pamela Davis. De er undersøkelser på en ny måte å erstatte det defekte genet som forårsaker cystisk fibrose, en dødelig sykdom som rammer rundt 30.000 amerikanere og som ikke har noen kjent helbredelse. I konvensjonelle genterapi, er et virus som brukes til å levere en terapeutisk gen til målet celler.
Men denne metoden er ikke gjennomførbar for cystisk fibrose pasienter, som allerede kjemper kroniske lunge infeksjoner og betennelser. "Hvis vi leverer et virus i lungene, selv om det er en hul virus, vil det sette i gang en betennelsesreaksjon, noe som gjør pasienten enda sykere. Så det er det siste vi trenger i cystisk fibrose pasienten," Lee sier.
Lee og hans kolleger håper å løse dette problemet ved å levere genterapi gjennom en aerosol at pasientene kan puste. I en tidligere studie fant han at drypping en løsning som inneholder et fungerende eksemplar av cystisk fibrose-genet (CFTR) inn i nesa av mus uten genet kunne lykkes levere den inn i lungene.
Vellykket genterapi avhenger ikke bare av hvor gener er levert, men også på hvor godt gener er overført - evne til cellene i kroppen til å ta og uttrykke det nye genet som en av sine egne. Nylig, gjentok Lee og hans kolleger forsøket med HSV1-tk, et gen som ofte brukes til å måle uttrykket av overførte gener. En dag senere, injisert eksperimentatorer en radioaktiv tracer og kjøpte x-ray og gamma bilder av mus med Jefferson Labs custom-bygde små dyr imager - en plan gamma scintigrafi enhet. Studien viste at musene cellene ble uttrykker det nye genet i lungene og at Jefferson Lab er små dyr tenkelig system kan med hell image genoverføring med kjernefysiske imaging teknikker.