Enzyme-activated MR contrast agents
আণবিক ইমেজিংকে বিস্তৃতভাবে ম্যাক্রো বা মাইক্রোস্কোপিক স্তরে আণবিক এবং সেলুলার প্রক্রিয়াগুলির ভিজ্যুয়ালাইজেশন হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এর উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন এবং অভ্যন্তরীণ অঙ্গগুলিকে অ-আক্রমণাত্মকভাবে কল্পনা করার দক্ষতার কারণে, চৌম্বকীয় অনুরণন (এমআর) ইমেজিংকে ইন ভিভো আণবিক ইমেজিংয়ের জন্য একটি আদর্শ প্ল্যাটফর্ম হিসাবে ব্যাপকভাবে বিশ্বাস করা হয়। এই কারণে, আণবিক ঘটনাগুলি সনাক্ত করতে পারে এমন এমআর বৈসাদৃশ্য এজেন্টগুলি গবেষণার একটি সক্রিয় ক্ষেত্র। যৌগগুলির একটি গোষ্ঠী যা নির্দিষ্ট প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছে তা হল এনজাইম-অ্যাক্টিভেটেড এমআর কনট্রাস্ট এজেন্ট। এনজাইম-অ্যাক্টিভেটেড এম. আর কনট্রাস্ট এজেন্টগুলি এমন যৌগ যা একটি নির্দিষ্ট এনজাইমের সক্রিয় রূপের উপস্থিতিতে চিত্রের তীব্রতায় সনাক্তযোগ্য পরিবর্তন ঘটায়। এটি তাদের এনজাইম ক্রিয়াকলাপের ইন ভিভো পরীক্ষার জন্য দরকারী করে তোলে। এগুলি বর্তমান, ক্লিনিকাল এম. আর বৈসাদৃশ্য এজেন্ট থেকে আলাদা, যা আণবিক প্রক্রিয়াগুলি দৃশ্যমান করার ক্ষমতা দ্বারা শুধুমাত্র শারীরবৃত্তীয় তথ্য দেয়, যেমন জলীয় গ্যাডোলিনিয়াম যৌগ। এনজাইম-অ্যাক্টিভেটেড কনট্রাস্ট এজেন্টগুলি আণবিক ইমেজিংয়ের জন্য শক্তিশালী সরঞ্জাম। আজ অবধি, বিটা-গ্যালাক্টোসিডেস-অ্যাক্টিভেটেড কনট্রাস্ট এজেন্টগুলি সাহিত্যে সর্বাধিক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, যদিও কোনও তাত্ত্বিক কারণ নেই যে অন্যান্য এনজাইমগুলি কনট্রাস্ট এজেন্টগুলিকে সক্রিয় করতে ব্যবহার করা যায়নি। এছাড়াও, উৎসেচক সক্রিয়করণ ব্যতীত অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলি, যেমন Ca2 +-নির্ভর সক্রিয়করণ, তাত্ত্বিকভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। সাধারণভাবে, এনজাইম-অ্যাক্টিভেটেড এজেন্টগুলিতে একটি প্যারাম্যাগনেটিক ধাতব আয়ন থাকে যা নিকটবর্তী জলের অণুগুলির জন্য টি1 বা টি2 শিথিলকরণের সময়কে প্রভাবিত করতে পারে। যাইহোক, ধাতব আয়নগুলি একটি উৎসেচক-অনুঘটক প্রতিক্রিয়া না হওয়া পর্যন্ত জলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে অক্ষম। অন্যান্য আয়নগুলির সাথে স্টেরিক বাধা বা সমন্বয় এনজাইম্যাটিক প্রতিক্রিয়ার আগে জলকে প্যারাম্যাগনেটিক কেন্দ্রে প্রবেশ করতে বাধা দেয়। β-গ্যালাক্টোসিডেস-অ্যাক্টিভেটেড কনট্রাস্ট এজেন্টের কাঠামো দুটি স্বতন্ত্র β-গ্যালাক্টোসিডেস-অ্যাক্টিভেটেড কনট্রাস্ট এজেন্ট রিপোর্ট করা হয়েছে। উভয়ই একটি জিডি (III) আয়ন নিয়ে গঠিত যা একটি টেট্রাজামাক্রোসাইকেলের সাথে জটিল। এন-10 অবস্থানে, একটি দ্বি-কার্বন শৃঙ্খল গ্যাডোলিনিয়াম-টারটাজামাক্রোসাইকেল কমপ্লেক্সকে গ্যালাক্টোজের একটি অণুর সাথে সংযুক্ত করে। গ্যালাকটোজ তার সি-1 অবস্থানে একটি β-গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা কমপ্লেক্সের সাথে সংযুক্ত থাকে। কনট্রাস্ট এজেন্টের দুটি রূপ শুধুমাত্র একটি একক মিথাইল গ্রুপের অবস্থানের ক্ষেত্রে পৃথক হয়। প্রথম শ্রেণী, যা α-সিরিজ নামে পরিচিত, কার্বনের সাথে আবদ্ধ একটি মিথাইল গ্রুপ রয়েছে যা টেট্রাজামাক্রোসাইকেলের সাথে α। অন্য শ্রেণী, যাকে β-সিরিজ বলা হয়, টেট্রাজামাক্রোসাইকেলের তুলনায় β কার্বনের সাথে একটি মিথাইল সংযুক্ত থাকে। এই মিথাইল গ্রুপের অবস্থান এজেন্টের কাঠামোর জন্য গুরুত্বপূর্ণ, এবং এইভাবে সেই প্রক্রিয়াটি নির্ধারণ করে যার দ্বারা অ-সক্রিয় যৌগটি জিডি (III) আয়নকে জলের সাথে মিথস্ক্রিয়া থেকে রক্ষা করে। α-সিরিজ একটি গঠন গ্রহণ করে যেখানে চিনি সরাসরি প্যারাম্যাগনেটিক কেন্দ্রের উপর থাকে, এইভাবে স্টেরিকভাবে গ্যাডোলিনিয়াম অ্যাক্সেস করতে জলকে নিষিদ্ধ করে। অন্যদিকে, β-সিরিজ একটি কার্বনেট আয়ন সঙ্গে সমন্বয় করে গ্যাডোলিনিয়াম থেকে জল ব্লক করে। মিথাইল-বহনকারী কার্বনের স্টেরিওকেমিক্যাল অভিযোজন হয় উৎসেচক-অনুঘটক বিভাজনকে প্রভাবিত করে অথবা চিনির গ্যাডোলিনিয়াম আয়ন থেকে জল বাদ দেওয়ার ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এমন কোনও প্রমাণ নেই। গবেষণায় দেখা গেছে যে α-সিরিজটি বিভাজনের আগে প্যারাম্যাগনেটিক কেন্দ্র থেকে জল আটকাতে অনেক বেশি কার্যকর। কার্বনেট আয়ন এবং β-সিরিজের অন্তর্নিহিত নিম্ন স্তরের সংকেত দমনের সাথে সমন্বয় করার প্রয়োজনীয়তা α-সিরিজকে গবেষণা এবং ক্লিনিকাল মেডিসিনে ব্যবহারের জন্য আরও ভাল প্রার্থী করে তোলে। সক্রিয়করণের প্রক্রিয়া একটি টিস্যুতে যেখানে সক্রিয় β-গ্যালাক্টোসিডেস উপস্থিত থাকে, চিনিটি বাকি যৌগ থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যাবে। এর ফলে জল প্যারাম্যাগনেটিক কেন্দ্রে প্রবেশ করতে পারে এবং পার্শ্ববর্তী জলের অণুগুলির চৌম্বকীয় শিথিলকরণ বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তিত হয়। শিথিলকরণের সময়ের এই পরিবর্তন, ফলস্বরূপ, এম. আর স্ক্যান থেকে প্রাপ্ত টিস্যুর চিত্রগুলির সংকেতের তীব্রতাকে দৃশ্যমানভাবে পরিবর্তন করবে। প্রক্রিয়াটি অন্যান্য সমস্ত β-গ্যালাক্টোসিডেস-অনুঘটকযুক্ত ক্লিভেজের মতো একই পদ্ধতিতে এগিয়ে যায়। এনজাইমের মধ্যে একটি গ্লুটামিক অ্যাসিড সাইড চেইনের কার্বক্সিল গ্রুপ একটি অ্যাসিড অনুঘটক হিসাবে কাজ করে, চিনির সি-1 অবস্থানে গ্লাইকোসিডিক বন্ডের বিভাজনকে ত্বরান্বিত করে। এই ফাটল প্যারাম্যাগনেটিক কেন্দ্রে জলের প্রবেশাধিকার দেয়। উৎসেচক-অনুঘটক বিক্রিয়ার ফলাফল হল একটি মুক্ত গ্যালাকটোজ অণু এবং একটি সক্রিয় বৈসাদৃশ্য এজেন্ট। ব্যবহার গবেষণা এবং ক্লিনিকাল মেডিসিন উভয় ক্ষেত্রেই এই প্রযুক্তির সুস্পষ্ট সম্ভাব্য ব্যবহার রয়েছে। মৌলিক গবেষণা একটি গবেষণার প্রেক্ষাপটে, জেনোপাস লেভিস ভ্রূণের কোষের বিকাশ এবং জিন অভিব্যক্তি কল্পনা করতে β-গ্যালাক্টোসিডেস-অ্যাক্টিভেটেড এমআর কনট্রাস্ট এজেন্টের α-সিরিজ ব্যবহার করা হয়েছে। গবেষকরা এজেন্টটিকে দ্বি-কোষ পর্যায়ের ভ্রূণের উভয় কোষে ইনজেকশন দিয়েছিলেন এবং তারপরে এনজাইমের জন্য এমআরএনএ সহ কেবল একটি কোষে ইনজেকশন দিয়েছিলেন। বৃদ্ধির একটি সময়ের পরে, তারা ভ্রূণের এমআর চিত্রগুলি পেয়েছিল যা স্পষ্টভাবে শুধুমাত্র মূল কোষ থেকে প্রাপ্ত কোষে সংকেত বৃদ্ধি প্রদর্শন করেছিল যা এনজাইম এবং বিপরীতে এজেন্ট উভয়ের সাথে ইনজেকশন দেওয়া হয়েছিল। এই গবেষণাটি মৌলিক গবেষণার জন্য ভিভো আণবিক ইমেজিং পদ্ধতিতে পুরো শরীরের মূল্য প্রদর্শন করে। এই ধরনের কৌশলগুলি বিজ্ঞানীদের একটি জীব জুড়ে জিন ক্রিয়াকলাপ এবং এনজাইমের কার্যকারিতা পরীক্ষা করার অনুমতি দেয়। এর বিপরীতে, অনেক বিদ্যমান পরীক্ষা (যেমন প্যারাফিন মোমের উপর কোষের স্থিরকরণ এবং তারপরে ইমিউনোস্টেনিং) একবারে মাত্র কয়েকটি কোষের বিশ্লেষণের অনুমতি দেয়। এই পদ্ধতিগুলি কোষগুলিকে মেরে ফেলে, এইভাবে সময়-সিরিজ অধ্যয়নকে কঠিন করে তোলে। কোষগুলি পাওয়ার আগে গবেষককে আগ্রহের একটি টিস্যু সনাক্ত করতে হবে। পুরো শরীরের আণবিক ইমেজিং পদ্ধতির উত্থান বিজ্ঞানীদের দেখতে সাহায্য করতে পারে যে কোনও জীবের মধ্যে কোনও কোষের ক্ষতি না করে একটি এনজাইম কোথায় সক্রিয়; জিন অভিব্যক্তি বা এনজাইম ক্রিয়াকলাপের পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করতে একাধিক সময় পয়েন্টে ইমেজিং পুনরাবৃত্তি করা যেতে পারে। অনুরূপ কৌশলগুলি ক্যান্সার এবং কার্ডিওভাসকুলার রোগ অধ্যয়নরত গবেষকদের কাছ থেকে যথেষ্ট আগ্রহ আকর্ষণ করেছে। ক্লিনিকাল মেডিসিন নির্দিষ্ট সময়ে একটি এনজাইমের সক্রিয় রূপ ধারণকারী টিস্যু সনাক্ত করার ক্ষমতা চিকিৎসায় স্পষ্ট মূল্য রাখে। শুধুমাত্র সক্রিয় এনজাইমের উপস্থিতিতে বর্ধিতকরণ প্রদানকারী নির্দিষ্ট বৈসাদৃশ্য এজেন্টগুলি ডাক্তারদের ফ্রুক্টোজ বিসফসফেটেসের ঘাটতির মতো বিভিন্ন ধরনের এনজাইম্যাটিক রোগের জন্য চূড়ান্ত এবং অ-আক্রমণাত্মকভাবে মূল্যায়ন করার অনুমতি দিতে পারে। যাইহোক, এই জাতীয় ডায়াগনস্টিক সরঞ্জামগুলির জন্য আগ্রহের এনজাইমের জন্য নির্দিষ্ট বৈসাদৃশ্য এজেন্টগুলির বিকাশের প্রয়োজন হবে এবং এজেন্টগুলিকে কোষে পৌঁছে দেওয়ার জন্য পদ্ধতির বিকাশের প্রয়োজন হবে (নীচে "সীমাবদ্ধতা" দেখুন)। সীমাবদ্ধতা একবার সুগার গ্রুপের বিভাজন দ্বারা কনট্রাস্ট এজেন্ট সক্রিয় হয়ে গেলে, সিগন্যাল বর্ধনকারী প্রভাবগুলি কেবল তখনই হ্রাস পাবে যদি গ্যাডোলিনিয়ামটি এটি ধারণকারী বগি থেকে ধুয়ে ফেলা হয়, অথবা যদি ধাতব গোষ্ঠীতে জলের অ্যাক্সেস আবার বাধা দেওয়া হয়। সুতরাং, এম. আর সিগন্যালের স্থায়ী বৃদ্ধি রোধ করতে, কোষগুলির অবশ্যই রক্ত প্রবাহে গ্যাডোলিনিয়াম গ্রুপ রপ্তানি করার একটি উপায় থাকতে হবে, অথবা তাদের অবশ্যই ক্লিভড সুগার গ্রুপ প্রতিস্থাপন করতে সক্ষম হতে হবে। সাহিত্যে এমন কোনও তথ্য নেই যা ইঙ্গিত করে যে উভয় পদ্ধতিই ভিভোতে সম্ভবপর, যা পরামর্শ দেয় যে এই পদ্ধতিগুলির ফলে স্থায়ী সংকেত বৃদ্ধি হতে পারে। আরেকটি চ্যালেঞ্জ হল কন্ট্রাস্ট এজেন্টগুলিকে লক্ষ্য কোষে পৌঁছে দেওয়া। এনজাইম-অ্যাক্টিভেটেড এমআর কনট্রাস্ট এজেন্টের ভিভো ব্যবহারের বর্ণনাকারী একমাত্র গবেষণাপত্রে, এজেন্টটি একটি মাইক্রোপিপেটের মাধ্যমে ভ্রূণের কোষে সরবরাহ করা হয়েছিল। যাইহোক, গবেষণাপত্রের লেখকরা স্বীকার করেছেন যে এটি অনেক গবেষণা প্রকল্পের জন্য একটি সম্ভাব্য পদ্ধতি নয় এবং এটি ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য একটি স্পষ্ট বাধা উপস্থাপন করে। কন্ট্রাস্ট এজেন্টগুলি লোড করার জন্য কোষের স্থানীয় আমদানি যন্ত্রপাতি ব্যবহার করার ক্ষেত্রে সক্রিয় গবেষণা রয়েছে। রেফারেন্স ইমেজিং