FORSKNINGSMETODER. Behöver du MR-teknik för dina smådjursstudier? Ja, då finns det en magnetkamera till ditt förfogande på bottenvåningen i EBM-huset på Medicinareberget. Om dina försöksdjur finns på EBM är det bara att ta hissen ner till bottenvåningen och ta del av de resurser som finns där.
År 2002, i samband med Swegene-satsningen, köpte Chalmers och Göteborgs universitet in ett magnetkamerasystem, MR (magnetresonans), för djurstudier som placerades på EBM. Systemet användes mycket när det var förhållandevis nytt, men under en tid var beläggningen låg på grund av omorganisation och personalbrist. Under de senaste åren har utrustningen kraftigt uppgraderats och används nu av flera forskargrupper.
MR-systemet tillhörde tidigare den dåvarande core faciliteten CBI och därefter CPI, men kallas numera the Experimental 7T MR Facility for Small Animals or Specimens. Ansvarig för de experiment som görs i systemet är Mikael Montelius, som använt MR-systemet i sin avhandling, och nu också ansvarar för dess drift och underhåll:
– Jag vet att det finns ett stort intresse bland flera forskargrupper att använda MR i olika frågeställningar, men få forskare vet om att faciliteten är tillgänglig för dem igen, säger han.
Uppmärksammade resultat
En aktuell studie där försöksdjuren avbildades med detta MR-system är de uppmärksammade resultat som pekar på att kroppen har en inbyggd våg som reglerar kroppsvikt. Huvudförfattare var John-Olov Jansson i samarbete med Claes Ohlsson, och när deras resultat publicerades i december blev genomslaget i media stort.
– MR-bilderna av feta och smala möss som visas i publikationen har vi tagit med MR-systemet på vår facilitet, berättar Mikael och fortsätter:
– Vi hoppas att fler ska vända sig hit och använda tekniken, så vi kan expandera och utveckla verksamheten. I framtiden skulle vi till exempel vilja kunna kombinera MR-mätningarna med PET (positronkamera) där man till exempel på ett välbeprövat sätt kan studera metabolismen i vävnaden. Det finns hybridsystem som inkluderar båda teknikerna.
Fördelarna med MR är många
Fördelar med MR-tekniken är att det är en icke-invasiv teknik, det vill säga att man inte behöver sticka eller skära i djuret för att få fram information. Till skillnad från röntgen eller datortomografi (CT) bygger MR-tekniken inte heller på joniserande strålning, vilket kan vara en fördel för vissa typer av studier.
– Vi har anpassade britsar för djur eller prover, och öppningen på 72 mm i diameter tillåter mätning på gnagare upp till cirka 300 gram. Mus, råtta, mindre marsvin, fisk, fågel, eller vävnadsbiopsier från större djur är några exempel på vad som kan avbildas, säger Mikael.
MR-systemet är kraftfullt – dess fältstyrka är 7 Tesla. Det har ett brett urval av olika RF-spolar (volyms- och yt-spolar). Här finns möjlighet till monitorering av temperatur, andning, EKG och blodtryck under mätningen, som oftast sker på nedsövda djur.
Avbildningstekniken kan ge bilder med hög upplösning, där även mycket små detaljer blir synliga. Högre upplösning innebär dock längre mättid. Prekliniskt begränsas mättiden av hur länge djuret kan vara sövt. En anatomisk bild med hög kontrast, låg brusnivå och en upplösning runt 100 µm × 100 µm × 500 µm, tar några minuter. Om man behöver högre upplösning eller vill avbilda subtila, funktionella parametrar är det inte ovanligt att mätningen tar en halvtimme eller längre. Om man tillåter något lägre upplösning kan bildtagningen vara extremt snabb (millisekunder), vilket tillåter avbildning av dynamiska förlopp, hjärtats rörelse med mera.
– De MR-metoder som finns idag erbjuder kvalitativa och kvantitativa bedömningar av morfologiska och funktionella parametrar, så som celltäthet, genomblödning, metabolism, inflammation, hypoxi, lämpligt för diagnos, terapiuppföljning och mycket annat, säger Mikael Montelius.
Tumörer har ett brokigt heterogent inre
Mikael är anställd på halvtid på MR-enheten för att hjälpa andra forskare. Resterande tid bedriver han egen undervisning och forskning. Han disputerade för ett drygt år sedan, och använder själv MR-tekniken i sin forskning. Hans forskning är ett bra exempel på vad MR-tekniken kan erbjuda: Med hjälp av multiparametriska MR-metoder, alltså där flera MR-metoder används vid en och samma undersökning, studerar han hur tumörer svarar på behandling. Han ingår i professor Eva Forsell-Aronssons forskargrupp som studerar sätt att optimera radionuklidterapi av cancer. Med radionuklidterapi kan man nå spridda tumörer, eller tumörer som inte går att operera bort.
– En styrka med MR är att informationen i de olika bilderna av tumören beror på hur du samlar in din bild. Tänk dig att du tar ett kort av din hund med en digitalkamera, och att du sedan ändrar inställningen till ”mörkerseende” som avbildar värmestrålning, och tar en till bild. På den första bilden ser du hundens anatomi, på den andra bilden ser du vilka kroppsdelar som är varmare än andra, och du kan exempelvis dra slutsatser om hur de ytliga blodkärlen är fördelade i hunden, förklarar Mikael.
Med multiparametriska MR-metoder tar han alltså flera bilder av tumören, och ändrar inställningarna mellan bildtagningarna. På så sätt kan han se hur olika vävnadsparametrar är fördelade i hela tumören, helt utan att påverka den. Genom att upprepa experimentet före och efter behandlingen kan han studera vilka parametrar som påverkas, var i tumören de påverkas, och vilka delar av tumören som inte svarar på behandlingen. Delar som inte svarar bra måste behandlas med mer aggressiva metoder så att de inte kan växa till sig och ge upphov till en ännu mer svårbehandlad tumör.
Betydligt snabbare återkoppling efter behandling
Idag finns inga metoder tillgängliga för att följa tumörens inre i klinisk rutin, och det kan ta månader innan läkaren kan se om en behandling är lyckad, eller om den måste bytas mot en annan behandling. Flera av MR-parametrarna Mikael Montelius studerar indikerar om behandlingen är effektiv redan efter några dagar till veckor efter behandlingen.
Ett annat exempel på användning är att guida biopsitagning till relevanta delar av tumören, i de fall vävnadsprover från tumören för att fastställa tumörtyp och välja behandling. Om dessa biopsier missar de mest aggressiva delarna av tumören kan det leda till underbehandling.
Enorm potential i MR-metoder
– Vissa MR-metoder används redan kliniskt, men det finns enormt mycket mer information att få ut. Min forskning handlar om att öka förståelsen för sambanden mellan MR-informationen och den underliggande biologiska informationen i vävnaden.
Det finns ingen metod som kan jämföras med MR vad det gäller kontrast och upplösning i mjukvävnader. Eftersom metoden är icke-invasiv kan mätningen upprepas flera gånger. Undersökningen ger alltså både bra bilder av funktionella eller morfologiska parametrar och anatomin, och kan dessutom mäta förändringar över tid, utan att påverka det som mäts.
Faciliteten har en hemsida, som redan skapat ett ökat intresse för MR på smådjur bland forskare vid universitetet. Mikael hoppas nu att fler forskare ska upptäcka fördelarna med den MR-utrustning och kompetens de kan erbjuda.
Framtidsperspektiv
– Man behöver fortfarande histologiska klassificeringsmetoder för att helt säkerhetsställa vilken typ av tumörvävnad det är man studerar. Men med histologin och den sammanlagda MR-informationen kan man förstå mycket mer om vävnadens sjukdomsförlopp och behandlingseffekter, och jag tror att man relativt snart använder MR för att guida biopsier till rätt ställen i större utsträckning, säger Mikael.
Förutom själva MR-kameran finns laboratoriebänkar, dragskåp och det mesta som behövs för ytterligare undersökningar, dissektion mm. Efter att undersökningsprotokollet är optimerat för en viss studie kan man oftast lära sig göra sina mätningar själv, vilket håller ner kostnaderna. Viss utvärdering av bilderna kan göras direkt i mjukvaran på kameran, men om ytterligare analys krävs hjälper vi givetvis till att visa vilka alternativ som finns.
– Det mesta går att lösa, konstaterar Mikael Montelius.
Nu hoppas han att fler forskargrupper kommer ta hjälp av deras resurser.
Fördelar med MR-teknik
- Man studerar vävnad icke-invasivt och kan få ut väldigt mycket information vid ett och samma mättillfälle
- Man får spatiell information, som t.ex., kan vara till hjälp vid biopsitagning och utvärdering av terapirespons
- Tillåter upprepade mätningar på ett och samma djur, vilket gör att antalet djur i en studie kan reduceras i och med att de blir ”sin egen kontroll”
- Möjliggör studier av vävnad som är svår att biopsera, så som hjärna
- Metoden är translationell, dvs. det är relativt enkelt att anpassa en metod som utvecklats för djur till kliniken. Många tekniker som används i preklinisk forskning finns installerade och används i kliniska system, så som diffusion- och perfusionsmätningar och anatomisk avbildning
- Förutom möss kan man även studera fiskar, hamstrar, råttor mm – bara fantasin och utrymmet i apparaten sätter gränser för vad som kan studeras
- Kan tillämpas inom de flesta biomedicinska discipliner
TEXT: SUSANNE LJ WESTERGREN
