Mikhail Shapiro de Caltech et ses collègues ont développé des agents de contraste IRM "effaçables" qui peuvent clignoter sur commande grâce à la technologie des ultrasons. Comme illustré ici, les agents de contraste, qui consistent en des structures protéiques remplies d'air appelées vésicules de gaz, émettent des signaux magnétiques. Lorsqu'il est frappé par des vagues de son, les vésicules de gaz s'effondrent et leurs signaux disparaissent. Cela permet aux chercheurs d'interpréter plus facilement les IRM. Crédit :Barth van Rossum pour Caltech
Imagerie par résonance magnétique, ou IRM, est un outil médical largement utilisé pour prendre des photos de l'intérieur de notre corps. Une façon de rendre les IRM plus faciles à lire consiste à utiliser des agents de contraste - des colorants magnétiques injectés dans le sang ou administrés par voie orale aux patients qui voyagent ensuite vers les organes et les tissus, les rendant plus faciles à voir. Récemment, les chercheurs ont commencé à développer des agents de contraste de nouvelle génération, telles que les nanoparticules magnétiques, qui peuvent être dirigés spécifiquement vers des sites d'intérêt, comme les tumeurs.
Mais il reste un problème avec beaucoup de ces agents :ils sont parfois difficiles à distinguer des tissus de notre corps, qui émettent leurs propres signaux IRM. Par exemple, un chercheur lisant une IRM peut ne pas savoir avec certitude si une tache sombre près d'une tumeur représente un agent de contraste lié à la tumeur, ou est un signal non apparenté provenant des tissus environnants.
Mikhail Shapiro de Caltech, professeur assistant en génie chimique, pense qu'il a une solution. Lui et son équipe travaillent sur des agents de contraste "effaçables" qui auraient la capacité de cligner des yeux, sur commande, révélant ainsi leur emplacement dans le corps.
"Nous développons des agents de contraste IRM effaçables par ultrasons, vous permettant de les désactiver, " dit Shapiro, qui est également un chercheur de Schlinger Scholar et Heritage Medical Research Institute. "C'est le même principe derrière les feux clignotants de vélo. Avoir les lumières allumées et éteintes les rend plus faciles à voir, seulement dans notre cas, nous éliminons simplement l'agent de contraste une fois."
La nouvelle recherche a été publiée dans le numéro avancé du 26 février de Matériaux naturels , et fait la couverture de l'édition imprimée de mai, sortie ce mois-ci. L'auteur principal est George Lu, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Shapiro.
« La visualisation claire des agents de contraste en IRM est longue, problème persistant sur le terrain, " dit Lu. "Avec notre nouvelle étude, nous montrons comment il pourrait être possible d'effacer l'agent de contraste, rendant beaucoup plus facile de lire correctement les IRM."
Crédit : Institut de technologie de Californie
La nouvelle technologie repose sur des structures nanométriques appelées vésicules de gaz, qui sont naturellement produits par certains microbes. Les vésicules de gaz sont constituées d'une enveloppe protéique avec un intérieur creux et sont utilisées par les microbes comme dispositifs de flottaison pour réguler l'accès à la lumière et aux nutriments. Précédemment, Shapiro et ses collègues ont démontré comment les vésicules de gaz pourraient un jour permettre l'imagerie de bactéries thérapeutiques et d'autres cellules dans le corps humain à l'aide d'ultrasons. L'idée serait de concevoir des cellules d'intérêt, telles que des cellules bactériennes utilisées pour traiter les affections intestinales, pour produire les vésicules de gaz. Parce que les chambres creuses des vésicules rebondissent les ondes sonores de manières distinctes, les vésicules (et les cellules qui les produisent) seraient faciles à distinguer des tissus environnants.
Il s'avère que les vésicules de gaz se distinguent également dans les IRM car l'air dans leurs chambres réagit différemment aux champs magnétiques par rapport aux tissus aqueux qui les entourent. Cela se traduit par un assombrissement local des images IRM où les vésicules de gaz sont présentes.
Dans la nouvelle étude, réalisée chez la souris, les chercheurs ont montré que les vésicules de gaz pouvaient en effet être utilisées comme agents de contraste pour l'IRM - les vésicules de gaz ont été détectées dans certains tissus et organes, comme le cerveau et le foie. Quoi de plus, les vésicules de gaz pourraient être éteintes. Lorsqu'il est frappé par des ondes ultrasonores d'une pression suffisamment élevée, les structures cylindriques « se sont effondrées comme des canettes de soda écrasées, " Shapiro dit, et leurs signaux magnétiques s'en allèrent.
Des études antérieures sur les vésicules de gaz ont montré que ces structures protéiques peuvent être génétiquement modifiées pour cibler des récepteurs sur des cellules spécifiques, comme les cellules tumorales. Les populations de vésicules de gaz peuvent également être conçues différemment, par exemple, un groupe pourrait cibler une tumeur tandis qu'un autre resterait dans la circulation sanguine pour délimiter les vaisseaux sanguins. Cela permettrait aux médecins et aux chercheurs de visualiser deux types de tissus à la fois.
"Nous avons déjà montré que nous pouvons modifier génétiquement les vésicules de gaz de diverses manières pour une utilisation en imagerie par ultrasons, " dit Shapiro. " Maintenant, ils ont une toute nouvelle application en IRM. "
Les Matériaux naturels L'étude s'intitule « Imagerie par résonance magnétique à modulation acoustique de nanostructures de protéines remplies de gaz ».
