Dans la nouvelle technique, Les étiquettes chimiques IRM se fixent à une molécule cible et à rien d'autre - un peu comme le Velcro ne colle qu'à lui-même. Crédits :tanakawho, via Flickr
Imaginez attacher une balise à une molécule de médicament et suivre son voyage à travers nos entrailles sinueuses, suivre exactement où et comment il interagit avec les produits chimiques dans notre corps pour aider à traiter les maladies.
Les scientifiques de Duke sont peut-être plus près de faire exactement cela. Ils ont développé une étiquette chimique qui peut être attachée aux molécules pour les faire s'allumer sous imagerie par résonance magnétique (IRM).
Cette balise ou "ampoule" change de fréquence lorsque la molécule interagit avec une autre molécule, permettant potentiellement aux chercheurs de localiser la molécule dans le corps et de voir comment elle est métabolisée.
"Les méthodes d'IRM sont très sensibles aux petits changements dans la structure chimique, vous pouvez donc utiliser ces balises pour imager directement les transformations chimiques, " dit Thomas Theis, professeur adjoint de recherche au département de chimie de Duke.
Les étiquettes chimiques qui s'allument sous l'IRM ne sont pas nouvelles. En 2016, l'équipe Duke du laboratoire de Warren S. Warren et du laboratoire de Qiu Wang a créé des ampoules moléculaires pour l'IRM qui brûlent plus brillantes et plus longtemps que tout ce qui a été découvert auparavant.
Dans une étude publiée le 9 mars dans Avancées scientifiques , les chercheurs rapportent une nouvelle méthode pour attacher des étiquettes aux molécules, leur permettant d'étiqueter des molécules indirectement à un plus large éventail de molécules qu'ils ne le pouvaient auparavant.
"Les tags sont comme des ampoules recouvertes de velcro, " a déclaré Junu Bae, un étudiant diplômé du laboratoire de Qiu Wang à Duke. "Nous attachons l'autre côté du Velcro à la molécule cible, et une fois qu'ils se sont trouvés, ils s'accrochent."
Dans la nouvelle technique, un type de molécule appelé tétrazine est hyperpolarisé, le faisant « s'allumer » sous IRM (illustré à gauche). Il est ensuite marqué sur une molécule cible par ce qu'on appelle une réaction bioorthogonale. La réaction génère également une forme rare d'azote gazeux qui peut être repérée en IRM (illustré à droite). Crédit :Junu Bae et Seoyoung Cho, université de Duke
Cette réaction est ce que les chercheurs appellent bioorthogonale, ce qui signifie que le tag ne collera qu'à la cible moléculaire et ne réagira avec aucune autre molécule.
Et la réaction a été conçue avec une autre caractéristique importante à l'esprit :elle génère une forme rare d'azote gazeux qui s'allume également sous l'IRM.
"On pourrait imaginer beaucoup d'applications potentielles pour l'azote gazeux, mais l'une à laquelle nous avons pensé est l'imagerie pulmonaire, " dit Théis.
Actuellement, la meilleure façon d'imager les poumons est avec du gaz xénon, mais cette méthode a l'inconvénient d'endormir les patients. "L'azote gazeux serait parfaitement sûr à inhaler car c'est de toute façon ce que vous inhalez dans l'air, " dit Théis.
D'autres applications pourraient inclure l'observation de la circulation de l'air à travers des matériaux poreux ou l'étude du processus de fixation de l'azote dans les plantes.
Un inconvénient des nouvelles balises est qu'elles ne brillent pas aussi longtemps ou aussi brillamment que les autres ampoules moléculaires IRM, dit Zijian Zhou, un étudiant diplômé du laboratoire de Warren à Duke.
L'équipe est en train de bricoler la formule pour polariser, ou éclairer, les tags molécules pour augmenter leur durée de vie et leur brillance, et de les rendre plus compatibles avec les conditions chimiques du corps humain.
« Nous développons actuellement de nouvelles techniques et de nouvelles procédures qui peuvent être utiles pour augmenter encore plus les niveaux de polarisation, afin que nous puissions avoir un signal encore meilleur pour ces applications, " dit Zhou.
