Een onderzoeksteam onder leiding van CHEON Jinwoo van het Center for Nanomedicine, binnen het Instituut voor Basiswetenschappen (IBS), ontwikkelde de Nano MRI-lamp:een nieuw technologieplatform dat de signalen van magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) alleen "AAN" afstemt in de aanwezigheid van de beoogde ziekte. Gepubliceerd in Natuurmaterialen , deze studie kan de beperkingen van bestaande MRI-contrastmiddelen overwinnen.

MRI is een steeds populairdere niet-invasieve techniek voor diagnose en, belangrijk, gebruikt geen schadelijke straling. Sommige weefsels vertonen een natuurlijk contrast op MRI, maar voor sommige specifieke soorten beeldvorming, patiënten krijgen een MRI-contrastmiddel toegediend om het verschil tussen het doelgebied en de rest van het lichaam te vergroten. "Typische MRI-contrastmiddelen, zoals gadolinium, worden geïnjecteerd in een "AAN" -toestand en verdeeld over het hele biologische systeem met een relatief groot achtergrondsignaal, " legt directeur Cheon uit. "We hebben een nieuw principe gevonden om het MRI-contrastmiddel alleen op de locatie van het doelwit "AAN" te zetten." IBS-wetenschappers ontdekten hoe ze het signaal AAN/UIT konden zetten met behulp van de Nano MRI-lamp.

De Nano MRI Lamp-technologie bestaat uit twee magnetische materialen:een quencher (magnetisch nanodeeltje) en een versterker (MRI-contrastmiddel). De switch is te wijten aan de afstand tussen de twee. Wanneer de twee materialen zich op een kritische afstand bevinden, verder dan 7 nanometer (nm), het MRI-signaal is "AAN", overwegende dat wanneer ze dichter dan 7 nm worden geplaatst, het MRI-signaal is "UIT". De onderzoekers noemden dit fenomeen Magnetic REsonance Tuning (MRET), wat analoog is aan de krachtige optische detectietechniek genaamd Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET).

De onderzoekers testten de Nano MRI Lamp voor de diagnose van kanker. Ze ontdekten de aanwezigheid van een enzym dat tumormetastase kan induceren, MMP-2 (matrix metalloproteinase-2) bij muizen met kanker. Ze verbonden de twee magnetische materialen met een linker die van nature wordt gesplitst door MMP-2. Omdat de linker de twee materialen dicht bij elkaar houdt, het MRI-signaal was "UIT". Echter, in aanwezigheid van de kanker, de linker wordt gesplitst door MMP-2, waardoor de twee materialen worden gescheiden en het MRI-signaal "AAN" wordt geschakeld. Daarom, het MRI-signaal gaf de locatie van MMP-2 aan, en de tumor. De wetenschappers ontdekten ook dat de helderheid van het MRI-signaal correleert met de concentratie van MMP-2 in het kankerweefsel.

Het belangrijkste is, de Nano MRI-lamp blijft uitgeschakeld totdat deze een biomarker ontmoet die verband houdt met een specifieke ziekte, hogere gevoeligheid mogelijk maken. "Het huidige contrastmiddel is als het gebruik van een zaklamp tijdens een zonnige dag:het effect is beperkt. In plaats daarvan, deze nieuwe technologie is als het gebruik van een zaklamp 's nachts en daarom nuttiger, " legt Cheon uit.

Naast de diagnose van kanker, de Nano MRI-lamp kan, in principe, worden toegepast om een ​​verscheidenheid aan biologische gebeurtenissen te onderzoeken, zoals enzymolyse, pH-variatie, eiwit-eiwit interacties, enz. IBS-wetenschappers verwachten dat het nuttig zou zijn voor zowel in vitro als in vivo diagnostiek.

"Hoewel we nog een lange weg te gaan hebben, we hebben het principe vastgesteld en zijn van mening dat de MRET en Nano MRI-lamp kunnen dienen als een nieuw detectieprincipe om de verkenning van een breed scala aan biologische systemen te vergroten, " concludeert Cheon. De onderzoeksgroep werkt nu aan de ontwikkeling van veiligere en slimmere multitasking contrastmiddelen, die tegelijkertijd meerdere biologische doelen kan registreren en interpreteren, en uiteindelijk een beter begrip van biologische processen en een nauwkeurige diagnose van ziekten mogelijk maken.