I ricercatori del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) hanno scoperto un nuovo metodo per ottenere immagini di alta qualità nella risonanza magnetica (MRI), che richiede meno mezzo di contrasto rispetto ai metodi attuali. Ciò è reso possibile dall'utilizzo di una struttura proteica "elastica" in grado di assorbire in modo autoregolante lo xeno disciolto:maggiore è la quantità di questo gas nobile, maggiore è la qualità dell'immagine, senza la necessità di regolare la quantità di mezzo di contrasto applicato.

Oggi, la risonanza magnetica (MRI) è un metodo indispensabile per diagnosticare le malattie e monitorare il corso del trattamento. Crea immagini in sezione del corpo umano senza l'uso di radiazioni nocive. Tipicamente, le molecole d'acqua nel tessuto sono esposte a un forte campo magnetico. Però, La risonanza magnetica è molto insensibile e necessita di un'alta concentrazione di molecole per assorbire un segnale utilizzabile. I mezzi di contrasto sono spesso utilizzati per migliorare la diagnostica al fine di rilevare più chiaramente cambiamenti specifici come i tumori. Però, anche con questi mezzi di contrasto, la sensibilità della risonanza magnetica non può essere aumentata in modo significativo, e molti marcatori noti dalla biologia cellulare non possono essere rilevati durante l'imaging. Oltre a questo, la sicurezza di alcuni mezzi di contrasto contenenti l'elemento gadolinio è attualmente oggetto di crescente discussione. "Abbiamo bisogno di nuovo, metodi migliorati in cui il minor mezzo di contrasto possibile influenza il più possibile la sostanza che trasmette il segnale, che è tipicamente acqua, " afferma il ricercatore della FMP, il dott. Leif Schröder. Lui e il suo team hanno ora raggiunto un importante passo avanti.

I ricercatori stanno lavorando da tempo allo sviluppo di mezzi di contrasto a base di xeno, un gas nobile innocuo. Il gruppo impiega un processo con potenti laser in cui lo xeno viene magnetizzato artificialmente e quindi, anche in piccole quantità, genera segnali misurabili. Per rilevare specifici marcatori di malattie cellulari, lo xeno deve essere legato a loro per un breve periodo. In collaborazione con scienziati del California Institute of Technology (Caltech) finanziato dallo Human Frontiers Science Program (HFSP), Il Dr. Leif Schröder e il suo team hanno ora esaminato una nuova classe di mezzi di contrasto che lega lo xeno in modo reversibile. Si tratta di strutture proteiche cave prodotte da alcuni batteri per regolare la profondità alla quale galleggiano nell'acqua, simile a una vescica natatoria miniaturizzata nei pesci ma su scala nanometrica. Il gruppo di ricerca guidato dal partner di cooperazione Mikhail Shapiro al Caltech ha introdotto qualche tempo fa queste cosiddette "vescicole di gas" come mezzi di contrasto per la risonanza magnetica. Però, non si sapeva ancora quanto bene potessero essere "caricati" di xeno.

Nello studio, che è stato pubblicato in ACS Nano , entrambi i gruppi ora descrivono come queste vescicole formino un mezzo di contrasto ideale:possono regolare "elasticamente" la loro influenza sullo xeno misurato. "Le strutture proteiche hanno una struttura a parete porosa attraverso la quale lo xeno può fluire dentro e fuori. A differenza dei mezzi di contrasto convenzionali, le vescicole di gas assorbono sempre una porzione fissa dello xeno fornita dall'ambiente, in altre parole anche importi maggiori se si fornisce più Xe, " Riferisce il Dr. Leif Schröder. Questa caratteristica può essere impiegata nella diagnostica MRI, perché è necessario utilizzare più xeno per ottenere immagini migliori.

Anche la concentrazione di un mezzo di contrasto convenzionale dovrebbe essere regolata per ottenere un cambiamento nel segnale per tutti gli atomi di xeno. Le vescicole di gas, d'altra parte, si riempiono automaticamente di più xeno quando questo è offerto dall'ambiente. "Si comportano come una specie di palloncino, a cui è collegata una pompa esterna. Se il palloncino viene "gonfiato" da atomi di xeno che fluiscono nella vescicola di gas, la sua dimensione non cambia, ma la pressione aumenta, come la camera d'aria di una bicicletta, " spiega il dott. Leif Schröder. Poiché nelle vescicole passa molto più xeno rispetto ai mezzi di contrasto convenzionali, gli atomi di xeno possono quindi essere letti molto meglio dopo che hanno lasciato di nuovo la vescicola e mostrano un segnale cambiato. Per di qua, il contrasto dell'immagine è molte volte superiore al rumore di fondo mentre la qualità dell'immagine è notevolmente migliorata.

Questi mezzi di contrasto possono quindi essere utilizzati anche per identificare marcatori di malattie che si verificano in concentrazioni relativamente basse. Durante l'ulteriore corso della cooperazione, i due gruppi intendono testare questi mezzi di contrasto in studi iniziali sugli animali. Il comportamento appena scoperto sarà un vantaggio decisivo per utilizzare questi mezzi di contrasto molto sensibili anche nei tessuti viventi. Il Dr. Leif Schröder e il suo team sono stati in grado di realizzare le prime immagini MRI con concentrazioni di particelle un milione di volte inferiori a quelle dei mezzi di contrasto attualmente impiegati.