МРТ становится все более популярным неинвазивным методом диагностики и, что немаловажно, не использует вредное излучение. Некоторые ткани демонстрируют естественный контраст на МРТ, но для некоторых конкретных типов изображений пациентам вводят контрастный агент МРТ, чтобы увеличить разницу между целевой областью и остальной частью тела. «Типичные контрастные вещества для МРТ, такие как гадолиний, вводятся во включенном состоянии и распределяются по всей биологической системе с относительно сильным фоновым сигналом», — объясняет директор Чеон. «Мы обнаружили новый принцип включения контрастного вещества для МРТ только в месте нахождения цели». Ученые IBS обнаружили, как включать / выключать сигнал с помощью нано-МРТ лампы.Технология Nano MRI Lamp состоит из двух магнитных материалов: гасителя (магнитные наночастицы) и усилителя (контрастного вещества MRI).
Переключатель происходит из-за расстояния между ними. Когда два материала находятся на критическом расстоянии, превышающем 7 нанометров (нм), сигнал МРТ находится в состоянии «ВКЛ», тогда как когда они размещаются на расстоянии ближе 7 нм, сигнал МРТ «ВЫКЛЮЧЕН». Исследователи назвали это явление настройкой магнитного резонанса (MRET), которая аналогична мощной технике оптического зондирования, называемой флуоресцентной резонансной передачей энергии (FRET).
Исследователи протестировали нано-МРТ-лампу для диагностики рака. Они обнаружили присутствие фермента, который может вызывать метастазирование опухоли, MMP-2 (матриксная металлопротеиназа-2) у мышей с раком. Они соединили два магнитных материала линкером, который естественно расщепляется ММП-2.
Поскольку линкер удерживает два материала близко друг к другу, сигнал МРТ был «ВЫКЛЮЧЕН». Однако при наличии рака линкер расщепляется MMP-2, что вызывает разделение двух материалов и включение сигнала МРТ. Следовательно, сигнал МРТ указывал на местонахождение MMP-2 и опухоли.
Ученые также обнаружили, что яркость сигнала МРТ коррелирует с концентрацией MMP-2 в раковой ткани.Самое главное, нано-МРТ-лампа остается выключенной до тех пор, пока не обнаружит биомаркер, связанный с конкретным заболеванием, что обеспечивает более высокую чувствительность. «Текущее контрастное вещество похоже на использование фонарика в солнечный день: его эффект ограничен. Вместо этого эта новая технология похожа на использование фонарика ночью и поэтому более полезна», — объясняет Чеон.
Помимо диагностики рака, нано-МРТ-лампа, в принципе, может применяться для исследования различных биологических явлений, таких как энзимолиз, изменение pH, белок-белковые взаимодействия и т. Д. Ученые СРК ожидают, что она будет полезна как для in vitro, так и для диагностика in vivo.«Хотя нам еще предстоит пройти долгий путь, мы установили этот принцип и считаем, что MRET и нано-МРТ-лампа могут служить новым принципом восприятия, расширяющим возможности исследования широкого спектра биологических систем», — заключает Чеон.
В настоящее время исследовательская группа работает над разработкой более безопасных и интеллектуальных многозадачных контрастных агентов, которые могут одновременно регистрировать и интерпретировать несколько биологических целей и, в конечном итоге, позволяют лучше понимать биологические процессы и точную диагностику заболеваний.