Des chercheurs du Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) ont trouvé une nouvelle méthode pour obtenir des images de haute qualité en imagerie par résonance magnétique (IRM), qui nécessite moins de produit de contraste par rapport aux méthodes actuelles. Elle est rendue possible grâce à l'utilisation d'une structure protéique "élastique" capable d'absorber le xénon dissous de manière autorégulée :Plus la quantité de ce gaz noble est importante, plus la qualité de l'image est élevée, sans avoir besoin d'ajuster la quantité de produit de contraste appliqué.

De nos jours, L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une méthode indispensable pour le diagnostic des maladies et le suivi du traitement. Il crée des images en coupe du corps humain sans utiliser de rayonnement nocif. Typiquement, les molécules d'eau dans les tissus sont exposées à un champ magnétique puissant. Cependant, L'IRM est très peu sensible et nécessite une forte concentration de molécules pour absorber un signal exploitable. Les produits de contraste sont souvent utilisés pour améliorer les diagnostics afin de détecter plus clairement des changements spécifiques tels que les tumeurs. Cependant, même avec ces produits de contraste, la sensibilité de l'IRM ne peut pas être augmentée de manière significative, et de nombreux marqueurs connus de la biologie cellulaire ne peuvent pas être détectés lors de l'imagerie. Mis-à-part, l'innocuité de certains produits de contraste contenant l'élément gadolinium fait actuellement l'objet de discussions croissantes. "Nous avons besoin de nouveau, méthodes améliorées dans lesquelles aussi peu de produit de contraste que possible influence autant que possible la substance transmettant le signal, qui est généralement de l'eau, " déclare le chercheur du FMP, le Dr Leif Schröder. Lui et son équipe ont maintenant réalisé une percée importante.

Les chercheurs travaillent depuis un certain temps au développement de produits de contraste à base de xénon, un gaz noble inoffensif. Le groupe utilise un procédé avec des lasers puissants dans lesquels le xénon est artificiellement magnétisé et génère ensuite, même en petites quantités, des signaux mesurables. Pour détecter des marqueurs de maladies cellulaires spécifiques, le xénon doit y être lié pendant une courte période. En coopération avec des scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) financé par le Human Frontiers Science Program (HFSP), Le Dr Leif Schröder et son équipe se sont maintenant penchés sur une nouvelle classe de produits de contraste qui lie le xénon de manière réversible. Ce sont des structures protéiques creuses produites par certaines bactéries afin de réguler la profondeur à laquelle elles flottent dans l'eau, semblable à une vessie natatoire miniaturisée chez les poissons mais à l'échelle nanométrique. Le groupe de recherche dirigé par le partenaire de coopération Mikhail Shapiro de Caltech a introduit ces soi-disant « vésicules de gaz » il y a quelque temps en tant que produit de contraste IRM. Cependant, on ne savait pas encore dans quelle mesure ils pouvaient être "chargés" de xénon.

Dans l'étude, qui a été publié dans ACS Nano , les deux groupes décrivent maintenant comment ces vésicules forment un produit de contraste idéal :elles peuvent ajuster "élastiquement" leur influence sur le xénon mesuré. "Les structures protéiques ont une structure de paroi poreuse à travers laquelle le xénon peut entrer et sortir. Contrairement aux produits de contraste conventionnels, les vésicules de gaz absorbent toujours une partie fixe du xénon apporté par l'environnement, en d'autres termes également des montants plus importants si plus de Xe est fourni, " rapporte le Dr Leif Schröder. Cette caractéristique peut être utilisée dans le diagnostic IRM, car il faut utiliser plus de xénon pour obtenir de meilleures images.

La concentration d'un produit de contraste conventionnel devrait également être ajustée afin d'obtenir un changement de signal pour tous les atomes de xénon. Les vésicules de gaz, d'autre part, remplir automatiquement de plus de xénon lorsque cela est offert par l'environnement. "Ils agissent comme une sorte de ballon, auquel une pompe externe est attachée. Si le ballon est «gonflé» par des atomes de xénon circulant dans la vésicule de gaz, sa taille ne change pas, mais la pression augmente, comme une chambre à air de vélo, " explique le Dr Leif Schröder. Parce que beaucoup plus de xénon passe dans les vésicules qu'avec les produits de contraste conventionnels, les atomes de xénon peuvent alors être lus beaucoup mieux après avoir à nouveau quitté la vésicule et montrer un signal modifié. Par ici, le contraste de l'image est plusieurs fois supérieur au bruit de fond tandis que la qualité de l'image est considérablement améliorée.

Ces produits de contraste peuvent donc également être utilisés pour identifier des marqueurs de maladies qui surviennent à des concentrations relativement faibles. Au cours de la suite de la coopération, les deux groupes ont l'intention de tester ces produits de contraste dans les premières études animales. Le comportement nouvellement découvert sera un avantage décisif afin d'utiliser ces produits de contraste très sensibles également dans les tissus vivants. Le Dr Leif Schröder et son équipe ont pu réaliser les premières images IRM avec des concentrations de particules un million de fois inférieures à celles des produits de contraste actuellement utilisés.