Imaging Beta Cell Function in Vivo with Zinc Responsive MRI Contrast Agents

使用锌响应 MRI 造影剂对体内 β 细胞功能进行成像

基本信息

  • 批准号:
    10198907
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-19 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Type II diabetes is chronic disease characterized by temporal loss of β-cell function and gradual insulin deficiency. Despite years of intensive research into the mechanisms of β-cell functional decline, progress in understanding the pathogenesis of diabetes has been hampered by our inability to monitor the fate of β-cells during progression of the disease or during therapeutic recovery. Although various molecular imaging approaches have been demonstrated in vitro, non-invasive imaging of β-cell mass and function in vivo remains elusive. Over the past 5½ years, our lab has improved upon the original design of a responsive MRI contrast agent that responds to release of Zn2+ ions from secretory tissues and demonstrated that release of insulin and Zn2+ from pancreatic β-cells initiated by a bolus of glucose bolus can be imaged in rodents and in the macaque non-human primate. The monkey imaging studies showed that Zn2+ and insulin secretion is not uniform throughout the pancreas, consistent with known data on the non-uniform distribution of islets throughout the pancreas. A reduction in agent Zn2+ binding affinity (by ~103) resulted in a dramatic improvement in the sensitivity for detection of Zn2+ secretion from the pancreas in vivo. Furthermore, we have demonstrated that one can detect “first responder islets” as “hot spots” in the tail of the pancreas by MRI using either a low or high affinity Zn2+ sensor. In this continuation project, we will monitor first responder islets in two well-established T2DM model, the Zucker Diabetic Fatty (ZDF) rat (obese model) and the Goto-Kakizaki (GK) rat (non-obese model). Animals will be imaged every 2 weeks during progression of the disease and as they respond to clinically approved T2DM drugs. The imaging methods will be validated by independent measures of insulin content (fluorescence) and Zn2+ content by SR-XRF. Our goal is to demonstrate that β-cell function can be monitored in the head and tail regions of the pancrease reproducibly by MRI and that this technology will provide new insights into β-cell function that will catalyze development of new drugs for T2DM.
II 型糖尿病是一种慢性疾病,其特征是 β 细胞功能暂时丧失并逐渐丧失 尽管对β细胞功能机制进行了多年深入研究。 下降,了解糖尿病发病机制的进展受到我们的阻碍 无法在疾病进展或治疗期间监测 β 细胞的命运 尽管各种分子成像方法已在体外得到证实, 过去 5.5 年来,体内 β 细胞质量和功能的非侵入性成像仍然难以实现。 多年来,我们的实验室改进了响应式 MRI 造影剂的原始设计, 响应于分泌组织中 Zn2+ 离子的释放,并证明 由葡萄糖推注引起的胰腺 β 细胞的胰岛素和 Zn2+ 可以在 啮齿动物和猕猴非人类灵长类动物的成像研究表明。 Zn2+ 和胰岛素分泌在整个胰腺中并不均匀,与已知数据一致 Zn2+ 剂减少导致胰岛分布不均匀。 结合亲和力(约 103)导致检测灵敏度显着提高 Zn2+在体内从胰腺分泌此外,我们已经证明可以。 使用 MRI 检测“第一响应者胰岛”作为胰腺尾部的“热点” 低或高亲和力 Zn2+ 传感器 在这个延续项目中,我们将监测急救人员。 两个成熟的 T2DM 模型 Zucker 糖尿病脂肪 (ZDF) 大鼠(肥胖模型)中的胰岛 Goto-Kakizaki (GK) 大鼠(非肥胖模型)每两周进行一次成像。 在疾病进展期间以及当他们对临床批准的 T2DM 药物产生反应时。 成像方法将通过独立测量胰岛素含量(荧光)进行验证 通过 SR-XRF 检测 Zn2+ 和 Zn2+ 含量 我们的目标是证明可以监测 β 细胞功能。 通过 MRI 可重复地检测胰腺的头部和尾部区域,并且该技术将 提供对 β 细胞功能的新见解,从而促进新药的开发 T2DM。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Using micro-synchrotron radiation x-ray fluorescence (µ-SRXRF) for trace metal imaging in the development of MRI contrast agents for prostate cancer imaging.
  • DOI:
    10.1016/j.jtemb.2022.127054
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Dao, E.;Jordan, M. V. Clavijo;Geraki, K.;Martins, A. F.;Chirayil, S.;Sherry, A. D.;Farquharson, M. J.
  • 通讯作者:
    Farquharson, M. J.
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A Responsive Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent for Detection of Excess Copper(II) in the Liver In Vivo.
  • DOI:
    10.1021/jacs.8b13493
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Namini N Paranawithana;A. Martins;Veronica Clavijo Jordan;P. Zhao;S. Chirayil;Gabriele Meloni;A. Sherry
  • 通讯作者:
    Namini N Paranawithana;A. Martins;Veronica Clavijo Jordan;P. Zhao;S. Chirayil;Gabriele Meloni;A. Sherry
Synchrotron Radiation X-ray Fluorescence Elemental Mapping in Healthy versus Malignant Prostate Tissues Provides New Insights into the Glucose-Stimulated Zinc Trafficking in the Prostate As Discovered by MRI.
  • DOI:
    10.1021/acs.inorgchem.9b01132
  • 发表时间:
    2019-10-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jordan, Veronica Clavijo;Al-Ebraheem, Alia;Geraki, Kalotina;Dao, Erica;Martins, Andre F.;Chirayil, Sara;Farquharson, Michael;Sherry, A. Dean
  • 通讯作者:
    Sherry, A. Dean
MRI Methods for Imaging Beta-Cell Function in the Rodent Pancreas.
啮齿动物胰腺 β 细胞功能成像的 MRI 方法。
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