Leibniz Moleküler Farmakoloji Araştırma Enstitüsü’nün (FMP) araştırmacıları, manyetik rezonans görüntülemede (MRI) yüksek kaliteli görüntüler elde etmek için yeni yöntemler bulmuşlardır. Söz konusu yöntem, çözünmüş ksenonun kendi kendini düzenleyen bir şekilde emebileceği bir “elastik” protein yapısı kullanılarak mümkün kılınmıştır: Bu soygaz miktarı ne kadar büyük olursa, uygulanan kontrast madde miktarını ayarlama ihtiyacı duymadan görüntü kalitesi de o kadar yüksek olur.
Manyetik rezonans görüntüleme (MRI), hastalıkları teşhis etmek ve tedavi sürecini izlemek için vazgeçilmez bir yöntemdir. Herhangi bir zararlı radyasyon kullanılmadan insan vücudunun kesit görüntülerini oluşturur. Tipik olarak, dokudaki su molekülleri güçlü bir manyetik alana maruz kalır. Bununla birlikte, MRI çok duyarsızdır ve kullanılabilir bir sinyali emmek için yüksek bir molekül konsantrasyonuna ihtiyaç duyar. Kontrastlı ortamlar, tümörler gibi spesifik değişiklikleri daha açık bir şekilde tespit etmek ve tanıları geliştirmek için sıklıkla kullanılır.
Bununla birlikte, bu kontrast madde bile MRI’nin duyarlılığını arttırmaz ve görüntüleme sırasında hücre biyolojisinden bilinen birçok belirteç tespit edilemez. Bunun yanı sıra, gadolinium elementini içeren belirli kontrast maddelerinin güvenliği de günümüzde artan tartışmaya konu olmaktadır.
FMP araştırmacısı Dr Leif Schroeder; “Mümkün olan en az kontrast maddenin olabildiğince fazla sinyal ileten maddeyi etkilediği yeni, geliştirilmiş yöntemlere ihtiyacımız var.” O ve ekibi artık önemli bir atılım gerçekleştirdi.
Araştırmacılar, zararsız soygaz olan ksenon’a dayanan kontrast madde geliştirmede bir süredir çalışıyorlar. Grup, ksenonun yapay olarak manyetize edildiği ve daha sonra küçük miktarlarda bile, ölçülebilir sinyaller üreten güçlü lazerler içeren bir süreci uygular. Belirli hücresel hastalık belirteçlerini tespit etmek için, ksenon kısa bir süre için onlara bağlı olmak zorundadır. California Teknoloji Enstitüsü’nden (Caltech) bilim insanları ile işbirliği içinde, Dr Leif Schroeder ve ekibi şimdi ksenonu tersine çeviren yeni bir kontrast madde sınıfını inceledi. Bunlar, su içinde yüzdüğü derinliği düzenlemek için, bazı bakteriler tarafından üretilen, balıklardaki minyatürize bir yüzme mesanesine benzeyen fakat nanometre ölçeğinde olan içi boş protein yapılarıdır. Caltech’te işbirliği ortağı Mikhail Shapiro liderliğindeki araştırma grubu, bir süre önce MR kontrast maddesi olarak adlandırılan bu “gaz kesecikleri” ni tanıttı. Bununla birlikte, ksenon ile ne kadar iyi “uyarabilecekleri” henüz bilinmiyordu.
Çalışmada her iki grup, bu veziküllerin ideal bir kontrast madde oluşturduğunu anlatmışlardır: Ölçülen ksenon üzerindeki etkilerini “elastik olarak” ayarlayabilir.
Dr Leif Schröder; “Protein yapıları, içinden ksenonun içeri ve dışarı akabildiği gözenekli bir duvar yapısına sahiptir. Konvansiyonel kontrast maddelerinden farklı olarak, gaz veziküller her zaman çevre tarafından sağlanan ksenonun sabit bir kısmını emer. Diğer bir deyişle daha fazla Xe sağlanırsa daha büyük miktarları emer.”
Bu özellik MRI diyagnostiğinde kullanılabilir. Çünkü daha iyi görüntü elde etmek için daha fazla ksenon kullanılmalıdır. Geleneksel bir kontrast ortamın konsantrasyonu da, tüm ksenon atomları için sinyalde bir değişiklik elde etmek üzere ayarlanmalıdır. Diğer taraftan, gaz veziküller, çevre tarafından sunulduğunda otomatik olarak daha fazla ksenon ile doldurulur.
Leif Schroeder; “Harici bir pompanın bağlandığı bir tür balon gibi davranıyorlar. Balon, gaz keseciğine akan ksenon atomları tarafından “şişirilirse” boyutu değişmez, ancak basınç bir bisiklet lastiğine benzer şekilde artmaktadır.”
Xenon atomları konvansiyonel kontrast maddelerinden daha çok veziküllere geçtiğinden, ksenon atomları daha sonra vezikülü tekrar terk ettikten ve değiştirilmiş bir sinyal gösterdikten sonra çok daha iyi okunabilir.Bu şekilde, görüntü kontrastı arka plan gürültüsünden çok daha yüksekken, görüntünün kalitesi önemli ölçüde geliştirilir. Bu kontrast madde ayrıca, nispeten düşük konsantrasyonlarda ortaya çıkan hastalık markörlerini tanımlamak için de kullanılabilir.
İşbirliğinin ilerleyen süreci boyunca, iki grup, ilk olarak hayvan çalışmalarında bu kontrast maddeyi test etmeyi amaçlamaktadır. Bu çok hassas kontrast maddeyi canlı dokuda da kullanabilmek için yeni keşfedilen davranış belirleyici bir avantaj olacaktır. Dr Leif Schroeder ve ekibi, şu an kullanılan kontrast medyanınkinden bir milyon kez daha düşük partikül konsantrasyonlarına sahip ilk MRI görüntülerini yapabildiler.
