Molecular imaging in neuropathology
- Reference number
- SBE13-0115
- Start and end dates
- 140701-201231
- Amount granted
- 30 996 857 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Science Technology
Summary
Medical whole body imaging has revolutionized medicine, and given access to “hidden” spaces, such as the CNS. Another revolution is the new micro/nanoscope super-resolution technology of within-cell localization and techniques for atomic structures of membrane proteins. Our approach is the concerted activity in 5 different groups with imaging at the “Ångström to meter” levels for medical diagnosis and treatment. The primary targets are G-protein-coupled receptors (GPCRs) now preferably called 7-transmembrane (7TM) proteins since not all signal thru G-proteins and particularly GPR37 target in Parkinson´s disease and the additional target Aβ-peptide(aggregates in Alzheimers disease): • Atomic structures of 7TMs thru collaboration with an adjunct US/Chinese laboratory. • Direct analysis of molecular interactions in the living cell using fluorescence correlation spectroscopy (FCS). • Functional dimerization and pathologic aggregation of 7TMs with FCS and cross correlation (FCCS). • Neuropathologic lesions and localization in CNS thru positron emission tomography (PET) imaging. • Optogenetic probes to trigger functional repair in stroke and spinal cord trauma. By definition a living system is dynamic, and our approach is technology allowing studies of molecular movements and direct interactions.
Popular science description
Neurodegenerative sjukdomar som Alzheimer och Parkinson, liksom stroke ökar eftersom vi blir allt äldre. Idag finns inga bra botemedel, t.ex. "bromsmediciner", och sjukdomarna orsakar stort lidande för den som drabbas och dennes anhöriga. Kostnader för samhället för sjukvårdsinsatsar och omhändertagande ökar snabbt. Vi vill integrera metodologiska framsteg inom basalforskning med en kraftfull utveckling av diagnostiska metoder som utnyttjar "imaging", dvs skapande av bilder av hjärna eller ryggmärg. Dessa tekniker är inte invasiva utan man kan titta in i centrala nervsystemet så att säga utifrån. För de neurodegenerativa sjukdomarna har vi idag inga riktigt bra metoder, vi behöver spårmolekyler "tracers" som söker sig till de patologiska processerna tidigt i sjukdomsförloppet innan svårare skador uppstått och vi har fått funktionsbortfall. På basal nivå har forskningen nått väldigt långt. Vi kommer ha tillgång till teknik för att beskriva relevanta sjukdomsalstrande molekylers struktur i 3D, vi kan följa dessa molekylers rörlighet och kontakter i den levande cellen i laboratoriet. Information tar vi sedan vidare till kliniken där vi spårar de patologiska processerna i patientens hjärna. Detta kräver kunskap om vilket spårämne som är relevant och gedigen förundersökning av patienter i riskzonen. Tekniskt använder vi molekyler märkta med positroner ("positiva elektroner" som inte finns naturligt) och positronkamera (PET). I en framtid kan reparation av celler i centrala nervsystemet (CNS) bli en verklighet. Vi kommer i modellförsök utnyttja ljus som aktiverar ljus-känsliga receptorer som introducerats i den skadade cellen.