In vivo molecular malacological screening of specific uptake of commonly used radiopharmaceuticals in the leopard slug (Limax maximus) PET/SPECT imaging to determine effectiveness and human homology

Stel je de wereld van de medische detectives voor die een mysterie proberen op te lossen: hoe nieuwe medicijnen door het lichaam reizen. Decennialang hebben wetenschappers, om te zien waar een medicijn naartoe gaat, kleine zoogdieren zoals muizen en ratten als proefsubjecten moeten gebruiken. Het is een beetje alsof je een complexe, dure en ethisch zware machine gebruikt om een simpel idee te testen. Maar de wetenschap is altijd op zoek naar een lichtere, vriendelijkere manier om dingen te doen. Welkom in de wereld van "moleculaire beeldvorming", een hoogtechnologische manier om foto's te maken van de binnenkant van een lichaam met behulp van speciale gloeiende tracers. Denk aan deze tracers als kleine, gloeiende vuurvliegjes die in de bloedbaan worden geïnjecteerd; terwijl ze reizen, kunnen camera's foto's maken van precies waar ze stoppen en blijven plakken, wat onthult welke organen hunkeren naar het medicijn en welke het er gewoon doorheen laten gaan. De grote vraag die wetenschappers zich nu stellen is: Kunnen we de muis vervangen door iets simpelers, goedkopers en minder controversieel? Iets dat nog steeds een lichaam heeft dat complex genoeg is om iets nuttigs te vertellen, maar dat niet hetzelfde ethische zware werk vereist?

Hier komt het verhaal van de laarslang terecht. Het artikel dat u zojuist heeft gelezen, onderzoekt een zeer nieuwsgierig idee: Zou een tuinslak, specif kind de laarslang (Limax maximus), de nieuwe superster van het medisch testen kunnen zijn? Deze slakken zijn gemakkelijk te houden, ze planten zich razendsnel voort en ze hebben niet dezelfde "gevoelens" of zenuwstelsels als zoogdieren, wat ze een veel ethisch vriendelijkere optie maakt. De onderzoekers wilden zien of deze slijmerige wezens als een vervanger voor mensen konden dienen bij het testen van acht verschillende, zeer beroemde medische tracers die vandaag de dag in ziekenhuizen worden gebruikt. Ze wilden weten: Als we een menselijk medicijn in een slak injecteren, licht dan dezelfde organen op? Gedraagt het zich in het lichaam van een slak hetzelfde als in een menselijk lichaam, of slikt de slak het gewoon door en vergeet het? Het is een beetje zoals het testen van een nieuwe sleutel in een slot dat totaal niet op een deur lijkt; draait de sleutel nog steeds, of valt hij er gewoon uit?

De Grote Slakken-Glow-Up

In dit onderzoek namen de wetenschappers acht verschillende "gloeiende sleutels" (radiofarmaca) die artsen gebruiken om menselijke harten, hersenen, botten en tumoren te scannen. Ze injecteerden deze gloeiende tracers voorzichtig in de voet van de laarslang. Omdat slakken een "open" circulatiesysteem hebben—stel je voor dat hun bloed (of hemolymfe) vrij door een grote plas stroomt in plaats van gevangen te zitten in nauwe buizen zoals bij mensen—verspreiden de tracers zich zeer snel door het lichaam van de slak. Na een paar uur plaatsten ze de slakken in een enorme, hoogtechnologische camera (een PET/SPECT-scanner) om te zien waar de gloed terechtkwam.

De resultaten waren een mix van "Wauw, dat is precies zoals bij mensen!" en "Wacht, dat is totaal vreemd."

De Hart- en Nierverbinding
Voor verschillende tracers lichtten het hart en het niergebied van de slak op als een neonreclame. Dit is eigenlijk goed nieuws, want bij mensen zijn dit vaak de organen die deze medicijnen filteren of verwerken.

• Eén tracer genaamd [123I]I-mIBG, die wordt gebruikt om naar de zenuwen in het hart bij mensen te kijken, vertoonde een enorme piek in het hart/niergebied van de slak. De activiteit was 32,83 keer hoger dan het achtergrondniveau. Dit was de enige plek waar deze tracer echt interesse in toonde, wat suggereert dat het hart van de slak dit chemische middel op een zeer vergelijkbare manier afhandelt als een menselijk hart.
• Een andere tracer, [18F]FDG (de tracer die wordt gebruikt om kanker te vinden omdat het van suiker houdt), lichtte ook het hartgebied op. De onderzoekers zagen zelfs twee duidelijke heldere plekken die leken op de hartkamers van de slak. Dit komt overeen met wat we bij mensen en muizen zien, wat aantoont dat slakken suiker in hun hart gebruiken net zoals wij dat doen.

De Hersenen en de "Ganglia"
Het brein van de slak wordt een "ganglia" genoemd. Normaal gesproken is dit deel van het lichaam moeilijk te zien met deze tracers. Echter, één specifieke tracer, [99mTc]Tc-sestamibi, maakte de hersenen van de slak fel licht. De activiteitsratio was 4,71, wat betekent dat de hersenen een opvallende accumulatie van deze chemische stof vertoonden, terwijl de andere zeven tracers weinig tot geen opname in dit gebied lieten zien. Dit is een unieke bevinding die suggereert dat de hersenen van de slak een speciale manier hebben om dit specifieke type medicijn vast te grijpen.

De Maag en het Spijsverteringskanaal
De maag en de spijsverteringsklier (een groot orgaan dat helpt bij de vertering van voedsel) waren ook populaire bestemmingen.

• [68Ga]Ga-PSMA, een tracer die wordt gebruikt om prostaatkanker bij mensen op te sporen, kwam sterk naar voren in de maag en de spijsverteringsklier van de slak. De maag had een ratio van 4,44, en de spijsverteringsklier een ratio van 2,32.
• [123I]I-ioflupaan, dat kijkt naar dopamine (een hersenchemische stof), deed ook de maag en de spijsverteringsklier oplichten met een ratio van 4,53.
  Dit suggereert dat deze organen in slakken mogelijk de taak uitvoeren om deze chemicaliën te filteren of te verwerken, vergelijkbaar met hoe de lever en nieren dat bij mensen doen.

Het Mysterie van de Schelp
Hier werd het echt interessant en een beetje verwarrend. Slakken hebben een interne schelp, een klein plaatje binnen in hun lichaam.

• Wanneer de wetenschappers [99mTc]Tc-HDP gebruikten, een tracer die ontworpen is om aan menselijke botten te hechten, lichtte de interne schelp van de slak ongelooflijk fel op. De activiteit was een verbijsterende 28.700,68 keer hoger dan de achtergrond! Dit suggereert dat de tracer zich vasthecht aan de mineralen van de schelp (die gemaakt zijn van calciet en aragoniet, niet van menselijk bot).
• Echter, toen ze [18F] NaF gebruikten, een andere tracer die normaal gesproken aan botten hecht, bleef de schelp donker. Het vertoonde bijna geen opname (een ratio van slechts 1,01).
  Dit is een enorm verschil. Het vertelt ons dat hoewel de schelp van de slak sommige bot-zoekende chemicaliën kan grijpen, het ze niet allemaal grijpt. Het is als een slot dat één sleutel accepteert maar een andere afwijst, wat laat zien dat de schelpen van slakken chemisch verschillend zijn van menselijke botten.

Wat Niet Werkte (of Niet Duidelijk Was)
Niet elke tracer gedroeg zich perfect. De tracer [68Ga]Ga-edotreotide, die zich richt op specifieke receptoren in menselijke tumoren, vertoonde slechts een milde toename in het hart en andere organen van de slak. De onderzoekers suggereren dat dit kan komen doordat slakken een chemische neef hebben van de menselijke receptor, maar ze zijn nog niet 100% zeker welke het is. Ze merkten ook op dat het zenuwstelsel van de slak niet oplichtte voor PSMA, wat in tegenspraak is met wat er bij andere verwante wezens werd gezien, wat betekent dat er nog veel te leren valt over hoe deze chemicaliën met de hersenen van de slak interageren.

Het Oordeel

Dus, wat betekent dit alles? De studie suggereert dat de laarslang een veelbelovend, goedkoop en ethisch verantwoord alternatief is voor het testen van hoe medicijnen door het lichaam bewegen. Voor sommige tracers gedraagt de slak zich bijna exact als een mens, waarbij het hart en de spijsverteringsorganen op dezelfde manier oplichten. Voor anderen, zoals de bot-tracers, gedraagt de slak zich anders, wat op zichzelf ook nuttige informatie is—het vertelt wetenschappers waar het "menselijke model" mogelijk tekortschiet.

De onderzoekers benadrukken voorzichtig dat dit pas het begin is. Ze hebben niet bewezen dat slakken muizen voor alles kunnen vervangen, maar ze hebben wel aangetoond dat slakken een uitstekend "eerste kijk"-model kunnen zijn. Ze kunnen wetenschappers helpen te bepalen of een nieuw medicijn de test op complexere dieren waard is, of dat het simpelweg vast komt te zitten in de schelp van een slak. Door deze tuinwezens te gebruiken, kunnen wetenschappers mogelijk het aantal muizen en ratten dat in onderzoek wordt gebruikt verminderen, waardoor de weg naar nieuwe geneesmiddelen een beetje vriendelijker en een stuk efficiënter wordt. De laarslang blijkt, zo blijkt wel, de onbekende held van de toekomst van de medische beeldvorming te kunnen zijn.