Mikhail Shapiro de Caltech y sus colegas han desarrollado agentes de contraste de resonancia magnética "borrables" que pueden parpadear cuando se lo solicitan con tecnología de ultrasonido. Como se ilustra aquí, los agentes de contraste, que consisten en estructuras proteicas llenas de aire llamadas vesículas de gas, emiten señales magnéticas. Cuando es golpeado por ondas de sonido, las vesículas de gas colapsan y sus señales desaparecen. Esto facilita a los investigadores la interpretación de las imágenes por resonancia magnética. Crédito:Barth van Rossum para Caltech
Imagen de resonancia magnética, o resonancia magnética, es una herramienta médica muy utilizada para tomar fotografías del interior de nuestro cuerpo. Una forma de facilitar la lectura de las imágenes por resonancia magnética es mediante el uso de agentes de contraste:tintes magnéticos inyectados en la sangre o administrados por vía oral a los pacientes que luego viajan a los órganos y tejidos. haciéndolos más fáciles de ver. Recientemente, Los investigadores han comenzado a desarrollar agentes de contraste de próxima generación, como nanopartículas magnéticas, que se pueden dirigir específicamente a sitios de interés, como tumores.
Pero sigue habiendo un problema con muchos de estos agentes:a veces son difíciles de distinguir de los tejidos de nuestro cuerpo, que emiten sus propias señales de resonancia magnética. Por ejemplo, un investigador que lee una resonancia magnética puede no saber con certeza si una mancha oscura cerca de un tumor representa un agente de contraste unido al tumor, o es una señal no relacionada del tejido circundante.
Mikhail Shapiro de Caltech, profesor asistente de ingeniería química, cree que tiene una solución. Él y su equipo están trabajando en agentes de contraste "borrables" que tendrían la capacidad de parpadear, al mando, revelando así su ubicación en el cuerpo.
"Estamos desarrollando agentes de contraste para resonancia magnética que se pueden borrar con ultrasonido, permitiéndote apagarlos, "dice Shapiro, quien también es becario de Schlinger e investigador del Heritage Medical Research Institute. "Es el mismo principio detrás de las luces parpadeantes de las bicicletas. Tener las luces encendidas y apagadas hace que sean más fáciles de ver, sólo que en nuestro caso simplemente apagamos el agente de contraste una vez ".
La nueva investigación fue publicada en la edición avanzada del 26 de febrero de Materiales de la naturaleza , y está en la portada de la edición impresa de mayo de este mes. El autor principal es George Lu, un becario postdoctoral en el laboratorio de Shapiro.
"Visualizar claramente los agentes de contraste para resonancia magnética es un largo tiempo, problema persistente en el campo, "dice Lu". Con nuestro nuevo estudio, estamos mostrando cómo podría ser posible borrar el agente de contraste, lo que hace que sea mucho más fácil leer correctamente las imágenes por resonancia magnética ".
Crédito:Instituto de Tecnología de California
La nueva tecnología se basa en estructuras a nanoescala llamadas vesículas de gas, que son producidos naturalmente por algunos microbios. Las vesículas de gas consisten en una capa de proteína con un interior hueco y son utilizadas por los microbios como dispositivos de flotación para regular el acceso a la luz y los nutrientes. Previamente, Shapiro y sus colegas demostraron cómo las vesículas de gas podrían algún día permitir la obtención de imágenes de bacterias terapéuticas y otras células en el cuerpo de las personas mediante ultrasonido. La idea sería diseñar células de interés, como las células bacterianas utilizadas para tratar afecciones intestinales, para producir las vesículas de gas. Debido a que las cámaras huecas de las vesículas rebotan las ondas sonoras de formas distintas, las vesículas (y las células que las producen) serían fáciles de distinguir del tejido circundante.
Resulta que las vesículas de gas también se destacan en las imágenes de resonancia magnética porque el aire en sus cámaras reacciona de manera diferente a los campos magnéticos en comparación con los tejidos acuosos que las rodean. Esto da como resultado un oscurecimiento local de las imágenes de resonancia magnética donde están presentes las vesículas de gas.
En el nuevo estudio, realizado en ratones, los investigadores demostraron que las vesículas de gas de hecho podrían usarse como agentes de contraste de resonancia magnética:las vesículas de gas se detectaron en ciertos tejidos y órganos, como el cerebro y el hígado. Y lo que es más, las vesículas de gas podrían apagarse. Cuando se golpea con ondas de ultrasonido de una presión lo suficientemente alta, las estructuras cilíndricas "colapsaron como latas de refresco trituradas, "Shapiro dice, y sus señales magnéticas se fueron.
Estudios previos de vesículas de gas han demostrado que estas estructuras de proteínas pueden modificarse genéticamente para apuntar a receptores en células específicas. como las células tumorales. Las poblaciones de vesículas de gas también se pueden diseñar de manera diferente, por ejemplo, un grupo podría apuntar a un tumor mientras que otro permanecería en el torrente sanguíneo para delinear los vasos sanguíneos. Esto permitiría a los médicos e investigadores visualizar dos tipos de tejido a la vez.
"Hemos demostrado anteriormente que podemos diseñar genéticamente las vesículas de gas de diversas formas para su uso en imágenes de ultrasonido, ", dice Shapiro." Ahora tienen una aplicación completamente nueva en la resonancia magnética ".
los Materiales de la naturaleza El estudio se titula "Imagen de resonancia magnética modulada acústicamente de nanoestructuras de proteínas llenas de gas".
