Des chercheurs de l'Université de Californie, Davis, offrent une avancée significative dans l'utilisation de l'imagerie par résonance magnétique pour détecter même les très petites tumeurs des tissus normaux. L'ouvrage est publié le 25 mai dans la revue Nanotechnologie de la nature.
Les sondes chimiques qui produisent un signal sur l'imagerie par résonance magnétique (IRM) peuvent être utilisées pour cibler et imager les tumeurs. La nouvelle recherche est basée sur un phénomène appelé syntonisation par résonance magnétique qui se produit entre deux éléments magnétiques à l'échelle nanométrique.
L'un agit pour améliorer le signal, et l'autre le désactive. Des études antérieures ont montré que la trempe dépend de la distance entre les éléments magnétiques. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour l'investigation non invasive et sensible d'une variété de processus biologiques par IRM.
L'équipe UC Davis a créé une sonde qui génère deux signaux de résonance magnétique qui se suppriment mutuellement jusqu'à ce qu'ils atteignent la cible, point auquel ils augmentent tous les deux le contraste entre la tumeur et les tissus environnants. Ils appellent cela l'accord de résonance magnétique bidirectionnelle (TMRET).
Combiné à un logiciel d'analyse d'imagerie spécialement développé, le double signal a permis aux chercheurs de détecter des tumeurs cérébrales dans un modèle de souris avec une sensibilité considérablement accrue.
C'est une avancée significative. . «
Yuanpei Li, auteur principal de l'étude et professeur agrégé, biochimie et médecine moléculaire, UC Davis School of Medicine, Comprehensive Cancer Center
Deux composants magnétiques
La sonde développée par l'équipe UC Davis contient deux composants: des nanoparticules d'oxyde de fer superparamagnétique (SPIO) et du manganèse a-paramagnétique phéophorbide (P-Mn), emballés ensemble dans une enveloppe lipidique.
SPIO et P-Mn émettent tous deux des signaux forts et distincts sur l'IRM, mais tant qu'ils sont physiquement proches les uns des autres, ces signaux ont tendance à s'annuler ou à s'éteindre. Lorsque les particules pénètrent dans le tissu tumoral, l'enveloppe graisseuse se décompose, SPIO et P-Mn se séparent et les deux signaux apparaissent.
Le laboratoire de Li se concentre sur la chimie des sondes IRM et a développé une méthode pour traiter les données et reconstruire les images, qu'ils appellent l'imagerie par soustraction améliorée à double contraste ou DESI.
Mais pour leur expertise dans les mécanismes physiques, ils ont contacté les professeurs Kai Liu et Nicholas Curro du département de physique de l'UC Davis (Liu est maintenant à l'Université de Georgetown). Les physiciens ont aidé à élucider le mécanisme de la méthode TMRET et à affiner la technique.
Les chercheurs ont testé la méthode dans des cultures de cellules cancéreuses du cerveau et de la prostate et chez la souris. Pour la plupart des sondes IRM, le signal de la tumeur est jusqu'à deux fois plus fort que celui d'un tissu normal – un «rapport tumeur / normal» de 2 ou moins. En utilisant la nouvelle nanosonde à double contraste, Li et ses collègues pourraient obtenir un rapport tumeur / normal aussi élevé que 10.
Li a déclaré que l'équipe souhaitait traduire la recherche en utilisation clinique, bien que cela nécessitera un travail approfondi, y compris des tests toxicologiques et une augmentation de la production avant de pouvoir demander l'approbation d'un nouveau médicament expérimental.
La source:
Université de Californie – Davis
Référence de la revue:
Wang, Z., et al. (2020) Réglage de la résonance magnétique bidirectionnelle et imagerie de soustraction améliorée pour l'imagerie biologique non invasive et quantitative. Nanotechnologie de la nature. doi.org/10.1038/s41565-020-0678-5.