Los científicos han encontrado un nuevo uso para el cobre en el diseño de agentes de contraste para imágenes de resonancia magnética (MRI), que podría ayudar a crear mejores imágenes que ayuden a los médicos a diagnosticar las condiciones de los pacientes de manera más fácil y segura.
Los investigadores descubrieron un nuevo sitio de unión a la proteína de cobre, que no existe en la naturaleza, que tiene un potencial real para su uso en agentes de contraste de resonancia magnética utilizados para mejorar la visibilidad de las estructuras internas del cuerpo en las exploraciones.
El descubrimiento anula la sabiduría médica convencional de que el cobre no es adecuado para su uso en agentes de contraste de MRI y podría ayudar a desarrollar nuevos agentes de imágenes con potencialmente menos riesgos y efectos secundarios que los que existen con los actuales agentes de contraste de uso común.
Investigadores de las universidades de Birmingham y St Andrews, así como de Diamond Light Source, publicaron sus hallazgos en PNAS después de crear un sitio de cobre abiológico altamente esquivo unido a átomos donantes de oxígeno dentro de un andamio de proteína.
Los expertos encontraron que la nueva estructura mostró niveles altamente efectivos de relajación: la capacidad de un agente de contraste para influir en los tiempos de relajación de los protones, lo que ayuda a crear imágenes más claras e informativas durante una resonancia magnética.
La coautora, la Dra. Anna Peacock, lectora de química bioinorgánica en la Universidad de Birmingham, comentó: « Preparamos un sitio de unión de cobre nuevo en biología que muestra un potencial real para su uso en agentes de contraste y desafía el dogma existente de que el cobre no es adecuado para uso en resonancia magnética ».
« A pesar de que el cobre se descartó en gran medida para su uso en agentes de contraste de resonancia magnética, se demostró que nuestro sitio de unión muestra capacidades de agente de contraste extremadamente prometedoras, con relajaciones iguales y superiores a los agentes Gd (III) que se usan de forma rutinaria en resonancia magnética clínica. Nuestro descubrimiento muestra un enfoque poderoso para acceder a nuevas herramientas o agentes para aplicaciones de imágenes ».
Los investigadores señalan que los agentes de imágenes basados en cobre también podrían usarse en tomografías por emisión de positrones (PET), que producen imágenes tridimensionales detalladas del interior del cuerpo.
Su estudio muestra que el uso de una bobina enrollada artificial para crear el sitio de cobre dentro de un andamio de proteínas ha logrado una función y un rendimiento que normalmente no se asocian con el cobre.
« Los sitios de metales que no forman parte del repertorio de la biología son vitales para proporcionar a los diseñadores de proteínas una caja de herramientas química ampliada que pueden usar para diseñar nuevos sistemas funcionales, como las capacidades de imagen prometedoras que se informan aquí », agregó el Dr. Peacock.
« Esto abre aplicaciones más allá de lo que la biología es capaz de hacer actualmente y muestra algunas de las ventajas de usar andamios de proteínas en miniatura simples como un medio con el que podemos diseñar sitios de unión a metales nuevos, y tal vez actualmente desconocidos ».
En los escáneres de resonancia magnética, las secciones del cuerpo están expuestas a un fuerte campo magnético que hace que los núcleos de hidrógeno del agua en los tejidos se polaricen en la dirección del campo magnético. La magnitud de la polarización de espín detectada se utiliza para formar la imagen de RM, pero decae con una constante de tiempo característica conocida como tiempo de relajación T1.
Los protones de agua en diferentes tejidos tienen diferentes valores de T1, que es una de las principales fuentes de contraste en las imágenes de RM. Un agente de contraste generalmente acorta, pero en algunos casos aumenta, el valor de T1 de los protones de agua cercanos, alterando el contraste en la imagen y mejorando la visibilidad de las estructuras internas del cuerpo, siendo los compuestos más utilizados los agentes de contraste a base de gadolinio (GBCA). .
El gadolinio (en forma de Gd3+) se usa a menudo como agente de contraste, pero existen preocupaciones ambientales y de seguridad del paciente que hacen que la exploración de nuevos agentes de contraste sea un área de investigación importante y activa. Aunque se necesita más trabajo para asegurar la estabilidad de este nuevo sitio de proteína de cobre, los autores del estudio creen que su trabajo es un primer paso prometedor hacia el diseño de nuevos agentes de contraste a base de cobre para la resonancia magnética clínica.