Una nuova tecnica sviluppata dai ricercatori dell'Università di Toronto Scarborough può per la prima volta ottenere un profilo ad alta risoluzione di quali molecole sono presenti all'interno di un organismo vivente.

"In un certo senso abbiamo sviluppato questa finestra molecolare che può guardare all'interno di un sistema vivente ed estrarre un profilo metabolico completo, "dice il professor Andre Simpson, che ha guidato la ricerca nello sviluppo della nuova tecnica che utilizza la tecnologia della risonanza magnetica nucleare (NMR).

"Avere un'idea di quali molecole si trovano in un campione di tessuto è importante se vuoi sapere se è canceroso, o se vuoi sapere se alcuni contaminanti ambientali stanno danneggiando le cellule all'interno del corpo."

Finora le tecniche NMR tradizionali non sono state in grado di fornire profili ad alta risoluzione di organismi viventi a causa delle distorsioni magnetiche del campione stesso. L'analogia fornita da Simpson è che è come essere in un elicottero sopra uno stadio mentre si cerca di parlare con le persone a un concerto laggiù. È incredibilmente difficile comunicare a causa della distorsione del rumore, ma se dai a entrambi un walkie-talkie, rende la comunicazione molto più facile.

Simpson e il suo team sono stati in grado di superare il problema della distorsione magnetica creando minuscoli canali di comunicazione basati su qualcosa chiamato interazioni dipolo a lungo raggio tra le molecole. In altre parole, mentre prima di poter fornire solo un'istantanea di un oggetto, questa nuova tecnica può offrire una composizione chimica completa delle molecole all'interno dell'oggetto.

La tecnologia NMR è in grado di generare un potente campo magnetico, così potente che i nuclei atomici possono assorbire e riemettere l'energia secondo schemi distinti, rivelando una firma molecolare unica. Il lavoro di Simpson si concentra sulla risonanza magnetica ambientale, ma dice che c'è un grande potenziale medico per questa nuova tecnica poiché può essere utilizzata anche in tecniche di imaging medico come la risonanza magnetica (MRI).

"Potrebbe avere implicazioni per la diagnosi delle malattie e una comprensione più profonda di come funzionano importanti processi biologici, "dice Simpson, l'aggiunta della tecnica è facilmente programmabile e può essere tradotta per funzionare sui moderni sistemi di risonanza magnetica esistenti presenti negli ospedali.

Indica molecole specifiche chiamate biomarcatori del cancro che sono uniche per i tessuti malati. Il nuovo approccio ha il potenziale per rilevare queste firme senza ricorrere alla chirurgia e determinare se una crescita è cancerosa o benigna direttamente dalla sola risonanza magnetica.

Ha anche il potenziale per dirci come funziona il cervello. Gli attuali metodi di risonanza magnetica possono dire quale parte del cervello "si illumina" in risposta a stimoli come paura o felicità, ma quelli indicano solo quale parte del cervello è responsabile. La nuova tecnica può essere potenzialmente utilizzata per guardare all'interno di quei luoghi e rivelare le sostanze chimiche che effettivamente causano la risposta.

"Potrebbe segnare un passo importante nel svelare la biochimica del cervello, "dice Simpson.

Simpson ha lavorato per perfezionare la tecnica per più di tre anni con i colleghi di Bruker BioSpin, una società di strumenti scientifici specializzata nello sviluppo della tecnologia NMR. La tecnica si basa su alcuni concetti scientifici inaspettati scoperti nel 1995, che all'epoca erano descritte come impossibili e folli da molti ricercatori.

La tecnica sviluppata da Simpson e dal suo team, tra cui la dottoranda Ioana Fugariu, si basa su queste prime scoperte ed è pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie . Il lavoro è stato sostenuto da Mark Krembil della Krembil Foundation e dal Natural Sciences Engineering Research Council of Canada (NSERC).

Simpson afferma che il prossimo passo per la ricerca è testarlo su campioni umani. Aggiunge che poiché la tecnica rileva tutti i metaboliti allo stesso modo, c'è anche il potenziale per la scoperta non mirata, questo è, trovare patologie o processi che non stavi nemmeno cercando in primo luogo.

"Dal momento che puoi vedere metaboliti in un campione che non eri in grado di vedere prima, ora puoi identificare le molecole che potrebbero indicare che c'è un problema, " lui dice.

"È quindi possibile determinare se sono necessari ulteriori test o interventi chirurgici. Quindi il potenziale di questa tecnica è davvero entusiasmante".