Ny sensor gør MR-scanninger i stand til at vise molekylære forandringer

En banebrydende opfindelse inden for medicinsk billeddannelse

MR-scanninger (magnetisk resonans) har siden 1970'erne været en afgørende diagnostisk metode til at undersøge kroppens indre strukturer som hjerne, hjerte og knogler. Selvom MR-scannere er effektive til at vise anatomiske forandringer, har de hidtil ikke været i stand til at visualisere molekylære processer i cellerne – et område, der er afgørende for at forstå sygdomsudvikling på et tidligt stadie.

Genetisk sensor åbner nye muligheder

Et forskerhold fra University of California, Santa Barbara, har nu udviklet en genetisk sensor, der kan integreres i celler og gøre MR-scannere i stand til at vise molekylære aktiviteter. Opfindelsen, som er beskrevet i tidsskriftet Science Advances, kan revolutionere forskningen inden for kræft, neurodegenerative sygdomme og inflammation.

Arnab Mukherjee, lektor i kemiteknik ved UC Santa Barbara, forklarer:

"Du kan se strukturerne i dine væv – det være sig hjernen, hjertet, nyrerne eller maven – men du får ikke molekylær information. Det betyder, at du først opdager, at noget er galt, når strukturen ændrer sig, og sygdommen allerede har udviklet sig."

Fra teori til praksis

Mukherjee og hans team har arbejdet på at forbedre MR-scanningers evne til at vise realtidsforandringer på molekylært niveau siden hans tid som postdoc ved Caltech. Den nye sensor er baseret på syntetisk biologi og fungerer som en modulær platform, hvor forskere kan tilføje eller udskifte specifikke proteiner for at målrette forskellige processer i cellerne.

"Hvis vi kan se disse molekylære forandringer ske i realtid, kan vi stille spørgsmål som: Hvordan metastaserer kræftceller? eller Hvordan udvikler neurodegeneration sig på molekylært niveau, efterhånden som et dyr bliver ældre?", siger Mukherjee. "Der er i øjeblikket ingen måde at gøre det på."

Potentiale for fremtidens medicin

Den nye sensor er designet med en LEGO-lignende arkitektur, der gør det muligt at tilpasse den til forskellige formål. Dette åbner op for nye muligheder inden for forskning og diagnostik, herunder:

• Tidlig opdagelse af sygdomme på molekylært niveau
• Bedre forståelse af sygdomsmekanismer
• Udvikling af mere præcise behandlinger

Forskerne understreger, at teknologien endnu er på et tidligt stadie, men potentialet er stort. Med yderligere udvikling kunne sensoren i fremtiden også anvendes på mennesker, hvilket ville revolutionere den medicinske diagnostik.

Hvordan fungerer den nye sensor?

MR-scannere fungerer ved at skabe et magnetfelt, der justerer de fleste brintatomer i det undersøgte væv. Radiobølger sender derefter signaler tilbage, som scanneren omsætter til billeder. Den nye sensor er designet til at blive "set" af MR-scanneren, hvilket gør det muligt at visualisere molekylære processer inde i cellerne.

Forskerne har arbejdet på at finde en sensor, der kan integreres i celler, væv og andre strukturer, så MR-scanneren kan opdage de fine forandringer. Dette kræver en sensor, der både er kompatibel med cellernes biokemi og synlig for MR-scanneren.