Un gruppo di ricerca guidato da CHEON Jinwoo presso il Center for Nanomedicine, all'interno dell'Istituto per le scienze di base (IBS), ha sviluppato la Nano MRI Lamp:una nuova piattaforma tecnologica che sintonizza i segnali di risonanza magnetica (MRI) "ON" solo in presenza della malattia mirata. Pubblicato in Materiali della natura , questo studio può superare i limiti degli agenti di contrasto esistenti per la risonanza magnetica.

La risonanza magnetica è una tecnica non invasiva sempre più popolare per la diagnosi e, importante, non utilizza radiazioni nocive. Alcuni tessuti mostrano un contrasto naturale alla risonanza magnetica, ma per alcuni tipi specifici di imaging, ai pazienti viene somministrato un agente di contrasto per risonanza magnetica per aumentare la differenza tra l'area target e il resto del corpo. "Metodi di contrasto tipici per risonanza magnetica, come il gadolinio, sono iniettati in uno stato "ON" e distribuiti attraverso l'intero sistema biologico con un segnale di fondo relativamente ampio, "Spiega il direttore Cheon. "Abbiamo trovato un nuovo principio per attivare l'agente di contrasto per la risonanza magnetica "ON" solo nella posizione del bersaglio." Gli scienziati dell'IBS hanno scoperto come attivare/disattivare il segnale utilizzando la lampada Nano MRI.

La tecnologia Nano MRI Lamp è costituita da due materiali magnetici:un quencher (nanoparticelle magnetiche) e un potenziatore (agente di contrasto per MRI). L'interruttore è dovuto alla distanza tra i due. Quando i due materiali sono a una distanza critica, oltre 7 nanometri (nm), il segnale MRI è "ON", mentre quando sono posti a meno di 7 nm, il segnale MRI è "OFF". I ricercatori hanno chiamato questo fenomeno Magnetic REsonance Tuning (MRET), che è analogo alla potente tecnica di rilevamento ottico chiamata Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET).

I ricercatori hanno testato la Nano MRI Lamp per la diagnosi del cancro. Hanno rilevato la presenza di un enzima in grado di indurre metastasi tumorali, MMP-2 (metalloproteinasi di matrice-2) in topi con cancro. Hanno collegato i due materiali magnetici con un linker che viene naturalmente tagliato da MMP-2. Poiché il linker mantiene i due materiali vicini l'uno all'altro, il segnale MRI era "OFF". Però, in presenza del cancro, il linker viene scisso da MMP-2, che provocano la separazione dei due materiali e l'attivazione del segnale MRI su "ON". Perciò, il segnale MRI ha indicato la posizione di MMP-2, e il tumore. Gli scienziati hanno anche scoperto che la luminosità del segnale MRI è correlata alla concentrazione di MMP-2 nel tessuto canceroso.

Più importante, la Nano MRI Lamp rimane spenta fino a quando non incontra un biomarcatore associato a una specifica malattia, consentendo una maggiore sensibilità. "L'attuale mezzo di contrasto è come usare una torcia durante una giornata di sole:il suo effetto è limitato. Invece, questa nuova tecnologia è come usare un flash di notte e quindi più utile, " spiega Cheon.

Oltre la diagnosi del cancro, la lampada Nano MRI può, in linea di principio, essere applicato per indagare su una varietà di eventi biologici, come l'enzimolisi, variazione del pH, interazioni proteina-proteina, ecc. Gli scienziati dell'IBS si aspettano che sarebbe utile sia per la diagnostica in vitro che in vivo.

"Anche se abbiamo ancora molta strada da fare, abbiamo stabilito il principio e crediamo che la lampada MRET e Nano MRI possa servire come un nuovo principio di rilevamento per aumentare l'esplorazione di un'ampia gamma di sistemi biologici, " conclude Cheon. Il gruppo di ricerca sta ora lavorando allo sviluppo di agenti di contrasto multitasking più sicuri e intelligenti, che può registrare e interpretare simultaneamente più bersagli biologici, e infine consentire una migliore comprensione dei processi biologici e una diagnosi accurata delle malattie.