חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב וממכון ויצמן למדע הצליחו ליצור, באמצעות הנדסה ביוטכנולוגית, חומרי ניגוד טבעיים משופרים לסריקות רנטגן ו-
MRI לזיהוי גידולים סרטניים.
יחדיו, שתי קבוצות המחקר שינו את הגן המדווח, פריטין, המייצר ננו-כלוב של חלבון, כדי ליצור כימרה שמובילה לפריטין מגנטי, שיוצר ניגוד טוב יותר. ננו-כלובי חלבון הם מבנים מאקרו-מולקולריים ביולוגיים חלולים הנוצרים באופן טבעי. בתאים סרטניים לא מחומצנים, הכימרה מייצרת חומר שיוצר תהודה עם הפריטין אשר נוצר באופן טבעי בתאים, מה שמאפשר גילוי של גידולים. הממצאים שלהם פורסמו לאחרונה בכתב העת
Scientific Reports.
להפתעתם של החוקרים, הכימרה גרמה גם לעלייה ברמות הברזל בתאים מחומצנים, אך בלי לגרום לתופעות לוואי שליליות שבדרך כלל קשורות לרמות ברזל מוגברות, כמו מוות של תאים ושיעורי מוטציות גבוהים יותר. לטווח הארוך, הכימרה תאפשר לערוך הדמיות בלי שיהיה צורך להשתמש במתכות כבדות לא טבעיות כחומר ניגוד.
לננו כלובים יש יתרונות ביוטכנולוגיים משמעותיים שכוללים זיהוי, הובלה והגנה של התאים. שינוי של הפריטין, ננו כלוב טבעי, סולל את הדרך לשינוי חדשני של ליבת מינרל הברזל, בחיים (in vivo) ובמבחנה (in vitro). מינרלים של ברזל, ובייחוד חלקיקים ננומטריים מגנטיים, הם בעלי חשיבות עצומה להדמיות אבחוניות, לשליחה מכוונת של מכת חום ולהפרדה תאית. הודות לתכונת המגנטיות שלהם, מינרלים של ברזל גורמים לשינויים בתכונות הרלקסציה המגנטית של מים, דבר שיוצר ניגוד שאפשר לזהות בסריקת MRI. כאשר מייצרים חלקיקים כאלה באופן ביולוגי, הם בעלי פוטנציאל לשמש כ"מדווחים" להדמיה מולקולרית ותאית של נדידת תאים ולהבחנה באמצעות קרני רנטגן, MRI ו-MPI (הדמיית ננו-חלקיקים מגנטיים).
כלים כאלה הם חיוניים לפיקוח על טיפול מבוסס-תאים או מבוסס-גנים ברפואה רגנרטיבית. היכולת לשלוט בביו-מינרליזציה של ברזל מאפשרת גם שליטה גנטית בהיווצרות של מינרלים נוספים, למטרות טיפוליות ואבחוניות.
המחקר נערך על-ידי פרופ' רז זריבץ מהמחלקה למדעי החיים ומהמכון הלאומי לביוטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב בשיתוף פעולה עם פרופ' מיכל נאמן מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע. הקבוצה של פרופ' נאמן חקרה את ההשפעה של השלבים ההתחלתיים של היווצרות גרעין הברזל על המאפיינים הספציפיים לרלקסציה של פריטין, והייתה בין הראשונות להדגים את השימוש בפריטין כגן מדווח, דבר המאפשר מיפוי MRI בחיים (in vivo) של הפעלה מקדמת בתאים ובעכברים שעברו הנדוס גנטי. הקבוצה של פרופ' זריבץ חקרה את הביו-מינרליזציה של מגנטיט ואת הקישור בין החלבון למינרל בשלב האטומי, ושימוש בחיידקים מגנטיים כמודל לייצור מגנטיט בתוך אברון תאי.
המחקר קיבל מימון מגורמים רבים כדוגמת, תוכנית המסגרת השביעית של האיחוד האירופי, הקרן הלאומית למדע ומשרד המדע הטכנולוגיה והחלל.
