Магнитнорезонансната томография, позната като MRI, е един от най-важните начини лекарите и учените да погледнат вътре в тялото без операция. Тя може да покаже органи, мускули, кръвоносни съдове и мозъчна активност. Но има една голяма граница: MRI трудно улавя малки количества конкретни молекули — например невротрансмитери и метаболити, които участват в работата на мозъка.
Екип от Масачузетския технологичен институт съобщава в Nature Biomedical Engineering за нов тип MRI сензори, които могат да усилват сигнала си при среща с определена молекула. Идеята е проста за обяснение, но трудна за изпълнение: вместо една молекула-мишена да променя сигнала само на един контрастен агент, тя задейства много контрастни молекули наведнъж. Така ефектът става по-видим в MRI образа.
Изследването е ръководено от лабораторията на проф. Алън Джасанов от Масачузетския технологичен институт и Института Макговърн за изследване на мозъка. Новите сензори се наричат liposomal nanoparticle reporters, съкратено LisNRs — произнасяно като „listeners“, т.е. „слушатели“. Те представляват малки липозомни наночастици — миниатюрни мехурчета, в които е затворен гадолиний. Гадолиният е материал, използван в контрастни агенти за MRI, защото влияе върху сигнала от водородните атоми във водата.
Ключът е, че гадолиният в тези наночастици не действа свободно през цялото време. Той е скрит зад „стена“, в която учените вграждат водни канали. Каналите могат да се отварят или затварят в зависимост от присъствието на определена молекула. Когато каналът се отвори, вода навлиза в наночастицата, взаимодейства с гадолиния и MRI сигналът се усилва. В друг вариант каналът може да се затвори и сигналът да намалее.
Това превръща сензора в молекулярен превключвател. Ако целевата молекула присъства, изображението се променя. Ако липсва, сигналът остава друг. В експерименти с живи плъхове екипът използва LisNRs за откриване на биотин в мозъка и тялото. Според MIT подходът показва около десет пъти по-висока чувствителност в сравнение с по-конвенционален тип сензор, при който взаимодействието е „едно към едно“.
Защо това е важно? Мозъкът работи чрез химически сигнали — невротрансмитери, невропептиди, метаболити. Много от тях се появяват в ниски концентрации и се променят бързо. Днес учените могат да измерват някои процеси с други методи, но често с ограничен обхват или с по-инвазивни техники. Ако MRI успее да следи конкретни молекули в по-големи области на мозъка и тялото, това би отворило нов прозорец към невронауката, психиатрията, метаболизма и разработването на лекарства.
Важно е обаче да не се прескача напред. Това не е готов диагностичен тест за болници и не означава, че MRI утре ще може да „чете мисли“ или да вижда всяка химична реакция в мозъка. Засега изследването показва принцип и първи експерименти с молекула модел. Самите автори посочват следващата цел: да се създадат LisNRs, които реагират на конкретни неврохимикали, сред които допамин и глутамат — две важни молекули за комуникацията между невроните.
Едно от силните страни на подхода е, че сензорите могат да се доставят системно и да достигат различни органи, включително мозъка. Това ги прави интересни не само за невронаука, но и за по-широко молекулярно изображение в организма. Ако технологията бъде доразвита, тя може да помогне на изследователите да наблюдават не само къде се намира дадена структура, а какви химични процеси протичат в нея.
В този смисъл новите MRI сензори са стъпка към по-фина медицина: не просто снимка на тялото, а динамична карта на биохимичните сигнали, които стоят зад здравето и болестите.
