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Gènes magnétiques
À l'aide d'un gène d'une bactérie magnétiquement sensible, les scientifiques ont génétiquement modifié des cellules de mammifères pour produire des nanoparticules magnétiques. La découverte, par une équipe de Université Emory chercheurs, pourraient donner aux chercheurs en médecine une nouvelle façon de suivre plus précisément les cellules du corps.
Regarder de plus près: Cette IRM montre un cerveau de souris à qui on a injecté des cellules transplantées qui ont été génétiquement modifiées, en utilisant un gène d'une bactérie magnétiquement sensible, pour produire des nanoparticules magnétiques. La flèche pointe vers le groupe de cellules magnétiquement actives.
Le gène provient d'une espèce de bactéries vivant dans les étangs qui l'utilise pour fabriquer de minuscules particules qui fonctionnent comme une sorte d'aiguille de boussole biologique. Les chercheurs ont découvert que l'insertion du gène dans l'ADN des cellules de souris incitait les cellules à produire leurs propres nanoparticules magnétiques. Lorsque les chercheurs ont ensuite injecté des cellules exprimant le gène dans le cerveau de souris vivantes, les cellules individuelles ont pu être clairement vues avec une IRM sous la forme d'une tache sombre entourée de tissu normal plus pâle.
Pour suivre les cellules d'un organisme, les scientifiques utilisent couramment des marqueurs optiques fluorescents génétiquement modifiés tels que la protéine fluorescente verte ( GFP ). En contrôlant précisément où dans le génome le gène GFP est inséré, les scientifiques peuvent marquer des protéines particulières qui les intéressent, et ils peuvent suivre les modèles d'expression génique ainsi que des types particuliers de cellules.
Mais contrairement à une IRM, qui peut voir en profondeur dans les tissus, la microscopie à fluorescence est limitée à la surface, ce qui rend parfois difficile l'obtention d'images à l'intérieur d'animaux vivants. L'idée d'utiliser la production de contraste IRM dirigée par les gènes est hautement souhaitable, dit Xiaoping Hu , professeur de génie biomédical à Emory et auteur de l'étude. Les marqueurs optiques, dit Hu, ne peuvent pas être utilisés pour regarder très profondément. L'article de Hu et de ses collègues a été publié dans le numéro de juin de Résonance magnétique en médecine .
Si le génie génétique des cellules pour produire leurs propres nanoparticules magnétiques s'avère fructueux, cela offre une nouvelle fenêtre à travers laquelle visualiser de nombreux processus biologiques à mesure qu'ils se déroulent, de la formation de tumeurs à la migration des cellules souches injectées pour traiter la maladie. C'est tout simplement incroyable qu'ils puissent obtenir une cellule de mammifère pour fabriquer le matériau, dit Lee Josephson , professeur agrégé au Centre de recherche en imagerie moléculaire de la Harvard Medical School. Je pense que c'est un travail vraiment significatif.
Obtenir de bonnes images IRM au niveau de résolution fin nécessaire pour voir les processus cellulaires se dérouler a été un objectif insaisissable. Une approche, que Josephson a aidé à mettre au point, consiste à charger les cellules – à incuber des cellules avec des nanoparticules magnétiques, puis à les injecter dans le corps. Mais avec le temps, à mesure que les cellules marquées magnétiquement se divisent, le signal s'affaiblit et se perd. Une autre technique de marquage cellulaire, qui vient d'être mise au point au cours des dernières années, consiste à utiliser un gène qui produit la ferritine, la molécule que les cellules utilisent pour stocker le fer. Mais la forme du fer dans la ferritine n'est pas aussi facilement détectée que les nanoparticules utilisées dans l'étude Emory.
Bien que les chercheurs voient beaucoup de potentiel dans la nouvelle technique, elle présente des inconvénients. En raison de la physique sous-jacente du fonctionnement d'une IRM, les images n'auront jamais la résolution fine de la microscopie optique au niveau de la surface, dit Michal Neeman , professeur à l'Institut des sciences Weizmann, en Israël, qui étudie l'imagerie moléculaire utilisant la ferritine. Et bien que l'étude soit passionnante, dit-elle, les propriétés magnétiques des particules doivent être étudiées plus en détail.
Pourtant, le fait qu'un seul gène bactérien puisse amener une grande variété de cellules à fabriquer leurs propres aimants ouvre un large éventail de possibilités, des nouvelles techniques d'imagerie cellulaire à l'utilisation de bactéries comme usines biologiques pour produire des nanoparticules. Si cette technologie fonctionne bien, je pense qu'il y a un nombre énorme d'applications, dit Brian Rutt , professeur à l'Université de Western Ontario qui étudie la formation des tumeurs.