Dispozitivul de manacu rezonanta magnetica de la Spitalul General din Massachusetts poate depista cancerul intr-o ora.

in  momentul in care ne gandim la rezonanta magnetica  ne gandim la dispozitive de imagini  cu o rezonanta magnetica masiva de milioane de dolari in  interiorul carora am mişcat uşor pe o masa monitorizata, gata sa ne expunem micile defecte. insa fenomenul rezonantei magnetice are alte utilizari medicale. O echipa de medici şi oameni de ştiinta condusa de Prof. Ralph Weissleder de la Spitalul General din Massachusetts  (MGH) a conceput un dispozitiv de manacare indica rezonanta magnetica (DMR) care poate depista cancerul intr-o ora cu o precizie imbunatatita  comparativ cu standardul gold actual. Tehnica acestui dispozitiv este destul de precisa astfel incat este necesar doar materialul dintr-o biopsie de aspiratie cu ac fin pentru test- o experienta mult mai putin dureroasa in comparatie cu metoda chirurgiei obişnuite sau  a biopsiilor cu ac.

Rezonanta  magnetica

Principiul care sta la baza rezonantei magnetice poate fi demonstrat prin imaginarea unei busole magnetice care este un mic magnet liber sa pivoteze in jurul unui punct de echilibru. Forta magnetica dintre magnet şi campul magnetic al pamantului determinabusola sa se alinieze la campul magnetic al pamantului – acul indicanord. Dar pe masura ce acul se linişteşte, oscileaza in sensul acelor de ceas sau in sens contrar acelor de ceas de la alinierea ideala cu campul pamantului. Aceasta oscilatie are o ratacaracteristica denumita frecventade rezonanta magnetica.

Iar acum urmeaza partea complicata. Aşezati busola intre polii unui electromagnet astfel incat campul electromagnetului sa fie perpendicular cu cel al pamantului şi inlocuiti campul magnetic al pamantului cu un camp magnetic static de la magnet. Daca trimiteti un curent DC prin electromagnet, acul busolei va trece la o noua aliniere. Cu toate acestea, daca alimentati electromagnetul cu, curent AC, acul busolei va oscila inainte şi inapoi.

Daca frecventa curentului AC este egala cu frecventa rezonantei magnetice, se va realiza un transfer net de energie la acul busolei – va vibra din ce in ce mai puternic pe masura ce acul va absorbi energie de la campul magnetic AC. in momentul in care acul primeşte energie de la campul AC, este necesar sa furnizam mai multa energie campului AC pentru a compensa cu acele pierderi. DMR detecteaza rotirile magnetice intr-un eşantion prin masurarea puterii pierdute de la magnetul AC.

Dispozitivul DMR

Magnetul permanent şi  proba activaDMR a cancerului DRM şi senzorul de depistare a bolii (fotografie: Spitalul General din Massachusetts).

Dispozitivul Weissleder este cel mai mic sistem de depistare a cancerului din lume şi de asemenea unul dintre cele mai mici dispozitive de rezonanta magnetica. Magnetul uriaş supraconductor  este inlocuit de un magnet permanent de 8cm (3,15 toli) in diametru şi 5,5 cm (2,17 toli) in inaltime. Magnetul este proiectat pentru aplicatii DMR la scara mica oferind o zona de 1,2 cm (0,5 toli) de camp magnetic constant intre polii magnetului. Puterea campului magnetic este  de 0,5 Tesla,   chiar mica comparativ cu campurile Tesla de la 1,5 la 3 care pot fi intalnite la majoritatea maşinilor MRI, dar de 10,000 de ori puterea campului magnetic a pamantului.

Privire de ansamblu intre aparatul DMR şi procesul de marcare magnetica (fotografie: Spitalul General din Massachusetts).

Antena de cuplare DMR, care este aşezata in regiunea campului constant a magnetului permanent,  consta dintr-o retea microfluidicain care specimenele de biopsie se amesteca cu particule magnetice care sunt marcate anticorpi, o camera de eşantion DMR şi micro bobine care aplicaun camp magnetic AC la mostra. Electronica DMR este conceputa din circuite comerciale integrate, incluzand un microcontrolor, un generator de frecventa radio (RF), o unitate de achizitie de date, un aparat de emisie-receptie RF, toate incluzandu-se intr-o platforma modularade 20 cm x 8 cm (8 x 3,15 toli) pe partea cealalta. Costul estimat al dispozitivului este de cateva mii de dolari.

Depistarea cancerului 

Echipa MGH a realizat o serie de experimente de biomarcare in care particulele magnetice de marime nano au fost ataşate anticorpilor marcati pentru indicatori celulari specifici ai cancerului. in momentul in care aceste particule magnetice  s-au combinat cu materialul  celular de la biopsia unui pacient, anticorpii lor s-au mutat in anumite locuri  pe membranele celulei aratand acel semn al cancerului. Semnalul rezonantei magnetice de la indicatorii magnetici au indicat apoi prezenta unui semn de cancer specific in proba de biopsie.

Echipa lui Weissleder a descoperit rapid ca nici unul din semnele  cancerului testate nu a actionat  ca un “smoking gun”. Este nevoie de  un panou de depistare a catorva semne de cancer pentru a obtine o diagnoza clara a cancerului. Echipa sa a testat material tumoral de la biopsia a  50 de pacienti cu cancer, cautand prezenta sau absenta  oricaror semne de cancer din cele 12. Cautand modele in cadrul rezultatelor lor experimentale, aceştia au descoperit un set de 4 indicatori ai cancerului, ale caror semne DMR, cantarite corespunzator au indicat prezenta de celule canceroase la 48 din cei 50 de pacienti.

Acest panou de diagnoza a fost aplicat la un numar suplimentar de 20 de pacienti iar prezenta cancerului a fost confirmata la 20 de pacienti. Testul conventional al standardului gold, care utilizeaza pete chimice şi inspectie vizuala la microscop, este precis in proportie de 84 de procente comparativ cu o precizie mai mare de 96 de procente ale testului DMR. Testul conventional are un timp de aşteptare  de la doua la 3 saptamani inainte de primirea rezultatelor comparativ  cu o ora pentru testul DMR.
Abordarea de baza a testului MGH DMR se poate aplica la diagnosticarea unui mare numar de boli care necesita de obicei timp indelungat de aşteptare şi/sau  mostre mari de tesut. Sa speram ca, in situatia in care d-voastrasau persoana iubita va confruntati cu marele C,  o sa gasiti un DMR in biroul medicului d- voastra oncolog.

Sursa: Massachusetts General Hospital