宾夕法尼亚大学医学院领导的美国放射学和化学研究人员联盟将通过测试放射性示踪剂来推进帕金森病等疾病的成像，他们发现这些示踪剂可以照亮正电子发射断层扫描（PET）上的α-突触核蛋白（αSyn）或4R tau蛋白。美国国家神经疾病与中风研究所（National Institutes of Neurological Disease and Stroke）提供了一项为期5年、价值3000万美元的资助，研究人员希望，改进成像技术将扩大可以通过PET扫描诊断出的神经系统疾病的数量，追踪它们的长期进展，并更准确地衡量患者对治疗的反应。
PET成像使用一种放射性药物（示踪剂）与某些蛋白质或糖结合，以显示身体中化学活性水平较高的区域，表明疾病。就在十多年前，研究人员首次发现了一种放射性示踪剂，可用于检测大脑中淀粉样蛋白斑块的存在，而淀粉样蛋白斑块是阿尔茨海默病的标志之一。随着新的清除淀粉样蛋白的阿尔茨海默病药物（如lecanemab）上市，这种放射性示踪剂已成为诊断阿尔茨海默病和追踪药物进展的不可或缺的手段。
现在，布里顿·吉斯放射学教授罗伯特·马赫博士将与全国各地的专家合作，为帕金森氏症和其他几种被描述为“蛋白质病变”的疾病寻找类似的示踪剂，这种疾病是由于某些蛋白质“错误折叠”并聚集在大脑上而发生的。该项目被称为“无墙中心”，将来自加州大学旧金山分校、匹兹堡大学、华盛顿大学圣路易斯市分校的放射学、化学和神经学专家联系在一起。Louis和耶鲁大学合作开发了两种不同的放射性示踪剂：一种与大脑中被称为αSyn的蛋白质结合，用于帕金森症和多系统萎缩的成像，另一种与蛋白质4R tau结合，用于额颞叶变性和进行性核上性麻痹的成像。
马赫说：“由于可能使用的分子数量众多，开发新的放射性示踪剂的过程一直缓慢而复杂，就像大海捞针一样。”“无墙中心结合了来自各个机构的临床、科学、成像和计算专业知识，为这个问题开发了一个创造性的解决方案，并已经为我们确定的三种放射性示踪剂进行了临床试验。我们希望这种合作模式可以帮助开发放射性示踪剂，从根本上改变我们诊断和治疗帕金森病等疾病的方式。”
在合作的前五年里，宾夕法尼亚大学化学系的研究人员在化学、生物化学和生物物理学教授E. James Petersson博士的带领下，开发了一种最先进的计算化学工具，可以评估数百万个潜在分子，并确定几百个分子进行测试。然后，该工具模拟这些分子如何与蛋白质结合并相互作用，并确定哪些分子最有可能是最有效的。
使用这种方法，数百个潜在分子被缩小到只有三个：两个αSyn和一个4R tau。在接下来的五年里，研究人员将开始对这三种示踪剂进行人体临床试验。
“现在我们已经证明了这个计算化学模型可以识别出正确的分子来结合和追踪α - syn，我们希望很快我们就可以将任何蛋白质目标插入到模型中，并迅速开发出有效的放射性示踪剂，并将这些示踪剂更快地用于临床，这样我们就可以更好地诊断和管理一系列复杂的疾病。”
这项研究由美国国家神经疾病和中风研究所（U19NS110456）资助。
