En forskargrupp ledd av CHEON Jinwoo vid Center for Nanomedicine, inom Institutet för grundvetenskap (IBS), utvecklat Nano MRI-lampan:En ny teknologiplattform som ställer in magnetisk resonanstomografi (MRI)-signalerna "PÅ" endast i närvaro av den riktade sjukdomen. Publicerad i Naturmaterial , denna studie kan övervinna begränsningarna hos befintliga MRT-kontrastmedel.

MRT är en alltmer populär icke-invasiv teknik för diagnos och, viktigt, använder inte skadlig strålning. Vissa vävnader visar en naturlig kontrast på MRT, men för vissa specifika typer av bildbehandling, patienterna administreras ett MRT-kontrastmedel för att öka skillnaden mellan målområdet och resten av kroppen. "Typiska MRT-kontrastmedel, som gadolinium, injiceras i ett "ON"-tillstånd och fördelas över hela det biologiska systemet med relativt stor bakgrundssignal, " förklarar direktör Cheon. "Vi hittade en ny princip att slå på MRT-kontrastmedlet endast på platsen för målet." IBS-forskare upptäckte hur man slår PÅ/AV signalen med hjälp av Nano MRI-lampan.

Nano MRI Lamp-teknologin består av två magnetiska material:en quencher (magnetisk nanopartikel) och en förstärkare (MRI kontrastmedel). Omkopplingen beror på avståndet mellan de två. När de två materialen är på ett kritiskt avstånd, längre än 7 nanometer (nm), MRI-signalen är "ON", när de placeras närmare än 7 nm, MRT-signalen är "OFF". Forskarna döpte detta fenomen till Magnetic REsonance Tuning (MRET), vilket är analogt med den kraftfulla optiska avkänningstekniken som kallas Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET).

Forskarna testade Nano MRI-lampan för cancerdiagnos. De upptäckte närvaron av ett enzym som kan inducera tumörmetastaser, MMP-2 (matrismetalloproteinas-2) hos möss med cancer. De kopplade ihop de två magnetiska materialen med en länk som är naturligt klyvd av MMP-2. Eftersom länken håller de två materialen nära varandra, MRI-signalen var "OFF". Dock, i närvaro av cancer, länken klyvs av MMP-2, vilket gör att de två materialen separeras och MRI-signalen slås på "ON". Därför, MRI-signalen indikerade platsen för MMP-2, och tumören. Forskarna fann också att ljusstyrkan hos MRI-signalen korrelerar med koncentrationen av MMP-2 i cancervävnaden.

Viktigast, Nano MRI-lampan förblir avstängd tills den möter en biomarkör associerad med en specifik sjukdom, tillåter högre känslighet. "Det nuvarande kontrastmedlet är som att använda en ficklampa under en solig dag:dess effekt är begränsad. Istället, denna nya teknik är som att använda en blixt på natten och därför mer användbar, " förklarar Cheon.

Utöver cancerdiagnos, Nano MRI-lampan, i princip, användas för att undersöka en mängd olika biologiska händelser, såsom enzymolys, pH-variation, protein-protein interaktioner, etc. IBS-forskare förväntar sig att det skulle vara användbart för både in vitro och in vivo diagnostik.

"Även om vi fortfarande har en lång väg att gå, vi etablerade principen och tror att MRET- och Nano MRI-lampan kan fungera som en ny avkänningsprincip för att utöka utforskningen av ett brett spektrum av biologiska system, " avslutar Cheon. Forskargruppen arbetar nu med att utveckla säkrare och smartare multitasking kontrastmedel, som samtidigt kan registrera och tolka flera biologiska mål, och så småningom möjliggöra en bättre förståelse av biologiska processer och korrekt diagnos av sjukdomar.