Forskere udtænker en ny platform til at overvinde grænserne for MRI-kontrastmidler

Et forskerhold ledet af CHEON Jinwoo ved Center for Nanomedicine, inden for Institut for Grundvidenskab (IBS), udviklet Nano MRI -lampen:En ny teknologiplatform, der kun indstiller signalerne til magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) "ON" i nærvær af den målrettede sygdom. Udgivet i Naturmaterialer , denne undersøgelse kan overvinde begrænsningerne ved eksisterende MRI-kontrastmidler.

MR er en stadig mere populær ikke-invasiv teknik til diagnose og, vigtigt, bruger ikke skadelig stråling. Nogle væv viser en naturlig kontrast på MR, men for nogle specifikke typer billeddannelse, patienter administreres et MR -kontrastmiddel for at øge forskellen mellem målområdet og resten af ​​kroppen. "Typiske MR-kontrastmidler, som gadolinium, injiceres i en "ON" tilstand og fordeles over hele det biologiske system med relativt stort baggrundssignal, " forklarer direktør Cheon. "Vi fandt et nyt princip om kun at slå MR-kontrastmidlet "ON" på målets placering." IBS-forskere opdagede, hvordan man tændte/slukker signalet ved at bruge Nano MRI-lampen.

Nano MRI Lamp-teknologien består af to magnetiske materialer:En quencher (magnetisk nanopartikel) og en enhancer (MRI kontrastmiddel). Skiftet skyldes afstanden mellem de to. Når de to materialer er i en kritisk afstand, længere end 7 nanometer (nm), MR-signalet er "ON", der henviser til, at når de er placeret tættere på end 7 nm, MR-signalet er "OFF". Forskerne navngav dette fænomen Magnetic REsonance Tuning (MRET), som er analog med den kraftfulde optiske sanseteknik kaldet Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET).

Forskerne testede Nano MRI -lampen for kræftdiagnose. De opdagede tilstedeværelsen af ​​et enzym, der kan inducere tumormetastase, MMP-2 (matrix metalloproteinase-2) hos mus med cancer. De forbandt de to magnetiske materialer med en linker, der er naturligt spaltet af MMP-2. Da linkeren holder de to materialer tæt på hinanden, MR -signalet var "OFF". Imidlertid, i nærvær af kræften, linkeren spaltes af MMP-2, som bevirker, at de to materialer adskilles, og MR -signalet tændes "ON". Derfor, MR-signalet angav placeringen af ​​MMP-2, og tumoren. Forskerne fandt også, at lysstyrken af ​​MR-signalet korrelerer med koncentrationen af ​​MMP-2 i kræftvævet.

Mest vigtigt, Nano MRI-lampen forbliver slukket, indtil den møder en biomarkør forbundet med en specifik sygdom, tillader højere følsomhed. "Det nuværende kontrastmiddel er som at bruge en lommelygte på en solskinsdag:Dets virkning er begrænset. I stedet, denne nye teknologi er som at bruge en blitz om natten og er derfor mere nyttig, " forklarer Cheon.

Ud over kræftdiagnose, Nano MRI lampen kan, i princippet, anvendes til at undersøge en række biologiske begivenheder, såsom enzymolyse, pH variation, protein-protein interaktioner, osv. IBS-forskere forventer, at det ville være nyttigt til både in vitro og in vivo diagnostik.

"Selvom vi stadig har lang vej igen, vi etablerede princippet og mener, at MRET- og Nano MRI-lampen kan tjene som et nyt sanseprincip til at øge udforskningen af ​​en bred vifte af biologiske systemer, " slutter Cheon. Forskergruppen arbejder nu på at udvikle sikrere og smartere multitasking kontrastmidler, som samtidigt kan optage og fortolke flere biologiske mål, og i sidste ende tillade en bedre forståelse af biologiske processer og nøjagtig diagnosticering af sygdomme.