Descubrimiento abre aplicaciones más allá de lo que la biología es capaz actualmente, mostrando cómo podríamos diseñar nuevas tecnologías.
Científicos han encontrado un nuevo uso para el cobre en el diseño de agentes de contraste para la resonancia magnética (RM), que podría ayudar a crear imágenes mejores que permitan a los médicos diagnosticar las condiciones de los pacientes de manera más fácil y segura.
Los investigadores descubrieron un nuevo sitio de unión de proteínas de cobre, que no ocurre en la naturaleza, y que tiene un verdadero potencial para su uso en agentes de contraste de RM utilizados para mejorar la visibilidad de las estructuras internas del cuerpo en los escáneres.
Este descubrimiento revierte la sabiduría médica convencional de que el cobre no es adecuado para su uso en agentes de contraste de RM y podría ayudar a desarrollar nuevos agentes de imagen con posiblemente menos riesgos y efectos secundarios que los agentes de contraste comúnmente utilizados en la actualidad.
Investigadores de las Universidades de Birmingham y St Andrews, así como Diamond Light Source, publicaron sus hallazgos en PNAS después de crear un sitio de cobre abiótico altamente esquivo unido a átomos donadores de oxígeno dentro de una estructura proteica.
Los expertos encontraron que la nueva estructura mostraba niveles altamente efectivos de relaxividad, la capacidad de un agente de contraste para influir en los tiempos de relajación de protones, lo que ayuda a crear imágenes más claras e informativas durante una exploración de RM.
La coautora, la Dra. Anna Peacock, Profesora de Química Bioinorgánica en la Universidad de Birmingham, comentó: “Preparamos un sitio de unión de cobre nuevo para la biología que muestra un verdadero potencial para su uso en agentes de contraste y desafía la idea preconcebida de que el cobre no es adecuado para su uso en la RM”.
“A pesar de que el cobre ha sido en gran medida desestimado para su uso en agentes de contraste de RM, nuestro sitio de unión mostró capacidades extremadamente prometedoras como agente de contraste, con relaxividades iguales y superiores a los agentes Gd(III) utilizados rutinariamente en la RM clínica. Nuestro descubrimiento destaca un enfoque poderoso para acceder a nuevas herramientas o agentes para aplicaciones de imagen”.
Los investigadores señalan que los agentes de imagen basados en cobre también podrían utilizarse en tomografías por emisión de positrones (PET), que producen imágenes tridimensionales detalladas del interior del cuerpo.
Su estudio demuestra el uso de una hélice artificial para crear el sitio de cobre dentro de una estructura proteica, logrando función y rendimiento no normalmente asociados con el cobre.
“Los sitios metálicos que no forman parte del repertorio de la biología son vitales para proporcionar a los diseñadores de proteínas una caja de herramientas ampliada de químicas que pueden utilizar para diseñar nuevos sistemas funcionales, como las prometedoras capacidades de imagen informadas aquí”, agregó la Dra. Peacock.
“Esto abre aplicaciones más allá de lo que la biología es capaz actualmente y destaca algunas de las ventajas de utilizar andamios proteicos simples en miniatura como un medio con el cual podemos diseñar sitios de unión a metales nuevos, y tal vez actualmente desconocidos”.
En los escáneres de RM, se expone a secciones del cuerpo a un fuerte campo magnético, lo que provoca que los núcleos de hidrógeno del agua en los tejidos se polaricen en la dirección del campo magnético. La magnitud de la polarización de giro detectada se utiliza para formar la imagen de RM, pero decae con una constante de tiempo característica conocida como el tiempo de relajación T1.
Los protones del 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 basados en gadolinio (GBCAs).
El gadolinio (en forma de Gd3+) se utiliza 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 una área de investigación importante y activa. Aunque se necesita realizar más trabajo para asegurar la estabilidad de este nuevo sitio de proteínas de cobre, los autores del estudio creen que su trabajo es un primer paso prometedor hacia el diseño de nuevos agentes de contraste basados en cobre para la exploración clínica de RM.
Para conocer más sobre este tema recomendamos visitar PNAS para acceder al artículo completo, como también el sitio de la Universidad de Birmingham para seguir la investigación.
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