Представлен способ сделать лучше изображения МРТ

Ученые нашли новое применение меди в конструкции контрастного вещества для магнитно-резонансной томографии (МРТ), которое может помочь создать более качественные изображения, которые помогут врачам легче и безопаснее диагностировать состояния пациентов.

Исследователи обнаружили новый сайт связывания белка меди, который не встречается в природе, который имеет реальный потенциал для использования в контрастных веществах для МРТ, используемых для улучшения видимости внутренних структур тела при сканировании.

Это открытие опровергает общепринятое медицинское мнение о том, что медь непригодна для использования в контрастных агентах для МРТ, и может помочь в разработке новых визуализирующих агентов с потенциально меньшими рисками и побочными эффектами, чем существующие в настоящее время широко используемые контрастные агенты.

Исследователи из университетов Бирмингема и Сент-Эндрюса, а также Diamond Light Source опубликовали свои выводы в PNAS после создания весьма неуловимого абиологического участка меди, связанного с атомами донора кислорода внутри белкового каркаса.

Эксперты обнаружили, что новая структура демонстрирует высокоэффективные уровни релаксации — способности контрастного вещества влиять на время релаксации протонов, что помогает создавать более четкие и информативные изображения во время МРТ.

Соавтор д-р Анна Пикок, читатель кафедры бионеорганической химии Бирмингемского университета, сказала: «Мы подготовили новый для биологии сайт связывания меди, который демонстрирует реальный потенциал для использования в контрастных агентах и бросает вызов существующей догме о том, что медь не подходит. для использования в МРТ».

«Несмотря на то, что использование меди в контрастных агентах для МРТ в значительной степени игнорируется, было показано, что наш сайт связывания демонстрирует чрезвычайно многообещающие возможности контрастного агента с релаксирующими свойствами, равными или превосходящими агенты Gd (III), обычно используемые в клинической МРТ. Наше открытие демонстрирует мощный подход. для доступа к новым инструментам или агентам для приложений обработки изображений».

Исследователи отмечают, что визуализирующие агенты на основе меди также могут использоваться в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), которая позволяет получать подробные трехмерные изображения внутренней части тела.

Их исследование показывает, что использование искусственной спиральной катушки для создания участка меди в белковом каркасе достигло функции и производительности, обычно не связанных с медью.

«Металлические сайты, которые не являются частью репертуара биологии, жизненно важны для предоставления разработчикам белков расширенного набора химических инструментов, которые они могут использовать для разработки новых функциональных систем, таких как многообещающие возможности визуализации, о которых здесь сообщается», — добавил доктор Пикок.

«Это открывает возможности для применения, выходящие за рамки того, на что биология в настоящее время способна, и демонстрирует некоторые преимущества использования простых миниатюрных белковых каркасов в качестве средства, с помощью которого мы можем создавать новые и, возможно, неизвестные в настоящее время сайты связывания металлов».

В сканерах МРТ участки тела подвергаются воздействию сильного магнитного поля, в результате чего ядра водорода воды в тканях поляризуются в направлении магнитного поля. Величина обнаруженной спиновой поляризации используется для формирования МР-изображения, но затухает с характерной постоянной времени, известной как время релаксации T1.

Протоны воды в разных тканях имеют разные значения T1, что является одним из основных источников контраста на МР-изображениях. Контрастный агент обычно укорачивает, но в некоторых случаях увеличивает значение T1 близлежащих протонов воды, изменяя контрастность изображения и улучшая видимость внутренних структур тела, при этом наиболее часто используемыми соединениями являются контрастные вещества на основе гадолиния (GBCA).

Гадолиний (в форме Gd3+) часто используется в качестве контрастного вещества, но существуют проблемы с окружающей средой и безопасностью пациентов, что делает изучение новых контрастных веществ важной и активной областью исследований. Хотя необходимо проделать дополнительную работу, чтобы обеспечить стабильность этого нового участка белка меди, авторы исследования считают, что их работа является многообещающим первым шагом на пути к разработке новых контрастных веществ на основе меди для клинического МРТ-сканирования.