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Geni magnetici
Utilizzando un gene di un batterio magneticamente sensibile, gli scienziati hanno modificato geneticamente cellule di mammifero per produrre nanoparticelle magnetiche. Il ritrovamento, da parte di un team di Emory University ricercatori, potrebbe offrire ai ricercatori medici un nuovo modo per monitorare con maggiore precisione le cellule del corpo.
Sguardo più ravvicinato: Questa risonanza magnetica mostra un cervello di topo a cui sono state iniettate cellule trapiantate geneticamente modificate, utilizzando un gene di un batterio magneticamente sensibile, per produrre nanoparticelle magnetiche. La freccia indica il gruppo di cellule magneticamente attive.
Il gene proviene da una specie di batteri che vivono negli stagni che lo usa per creare minuscole particelle che funzionano come una sorta di ago della bussola biologica. I ricercatori hanno scoperto che l'inserimento del gene nel DNA delle cellule di topo ha indotto le cellule a produrre le proprie nanoparticelle magnetiche. Quando i ricercatori hanno quindi iniettato cellule che esprimono il gene nel cervello di topi vivi, le singole cellule potevano essere chiaramente viste con una risonanza magnetica come una macchia scura circondata da tessuto normale più chiaro.
Per tracciare le cellule di un organismo, gli scienziati usano comunemente marcatori ottici fluorescenti geneticamente modificati come la proteina fluorescente verde ( GFP ). Controllando con precisione dove nel genoma è inserito il gene GFP, gli scienziati possono etichettare particolari proteine a cui sono interessati e possono tenere traccia dei modelli di espressione genica e di particolari tipi di cellule.
Ma a differenza di una risonanza magnetica, che può vedere in profondità nei tessuti, la microscopia fluorescente è limitata alla superficie, rendendo a volte difficile ottenere immagini dall'interno di animali viventi. L'idea di utilizzare la produzione genica del contrasto MRI è altamente auspicabile, afferma Xiaoping Hu , professore di ingegneria biomedica presso Emory e autore dello studio. I marcatori ottici, dice Hu, non possono essere usati per guardare molto in profondità. Il documento di Hu e dei suoi colleghi è stato pubblicato nel numero di giugno di Risonanza Magnetica in Medicina .
Se l'ingegneria genetica delle cellule per produrre le proprie nanoparticelle magnetiche si rivela efficace, ciò fornisce una nuova finestra attraverso la quale visualizzare molti processi biologici mentre si svolgono, dalla formazione di tumori alla migrazione delle cellule staminali iniettate per curare la malattia. È semplicemente incredibile che riescano a convincere una cellula di mammifero a produrre effettivamente il materiale, afferma Lee Josephson , professore associato presso il Center for Molecular Imaging Research della Harvard Medical School. Penso che sia un lavoro davvero significativo.
Ottenere buone immagini MRI al fine livello di risoluzione necessario per vedere lo sviluppo dei processi cellulari è stato un obiettivo elusivo. Un approccio, che Josephson ha aiutato a fare da pioniere, è il caricamento delle cellule, che incuba le cellule con nanoparticelle magnetiche, quindi le inietta nel corpo. Ma nel tempo, quando le cellule marcate magneticamente si dividono, il segnale diventa più debole e va perso. Un'altra tecnica di etichettatura cellulare, appena sviluppata negli ultimi anni, consiste nell'utilizzare un gene che produce ferritina, la molecola che le cellule impiegano per immagazzinare il ferro. Ma la forma del ferro nella ferritina non è facilmente rilevabile come le nanoparticelle utilizzate nello studio Emory.
Sebbene i ricercatori vedano molto potenziale nella nuova tecnica, presenta degli svantaggi. A causa della fisica sottostante al funzionamento di una risonanza magnetica, le immagini non avranno mai la risoluzione fine della microscopia ottica a livello di superficie, afferma Michal Neeman , professore al Weizmann Institute of Science, in Israele, che studia l'imaging molecolare utilizzando la ferritina. E sebbene lo studio sia entusiasmante, dice, le proprietà magnetiche delle particelle devono essere studiate con maggiori dettagli.
Tuttavia, il fatto che un singolo gene batterico possa consentire a un'ampia varietà di cellule di creare i propri magneti apre una vasta gamma di possibilità, dalle nuove tecniche di imaging cellulare all'utilizzo dei batteri come fabbriche biologiche per la produzione di nanoparticelle. Se questa tecnologia funziona bene, penso che ci siano un numero enorme di applicazioni, afferma Brian Rutt , un professore dell'Università dell'Ontario occidentale che studia la formazione del tumore.