Recentment, s’ha instal·lat a l’IBEC un polaritzador de polarització nuclear dinàmica (DNP, per les sigles en anglès) per a ressonància magnètica nuclear (RMN), que és l’únic en funcionament a Espanya i un dels pocs a tot Europa. Aquest equip pot millorar el senyal fins a 10.000 vegades respecte a un procediment convencional d’RMN i permet estudiar el metabolisme cel·lular en temps real.
L’equip HyperSense™, de l’empresa Oxford Instruments Molecular Biotools, s’ha instal·lat al Laboratori Molecular Imaging for Precision Medicine (MIPMED) de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), dirigit per Irene Marco, després d’un conveni de cessió signat amb la Universitat de Barcelona (UB). Aquest polaritzador in vitro pot proporcionar una relació senyal-soroll de fons que no està a l’abast d’un equip convencional d’RMN i en pot augmentar la sensibilitat més de 10.000 vegades. Com a conseqüència, aquesta tècnica es pot utilitzar per estudiar processos metabòlics ràpids, tant in vivo com in vitro, d’una manera no invasiva i en temps real, i oferir informació sobre els canvis mecànics i bioquímics que tenen lloc en un òrgan malalt, per exemple. Aquesta potent tècnica pot obrir pas a noves àrees de recerca i probablement canviï el camp de la RMN.
L’equip instal·lat a l’IBEC duu a terme la polarització nuclear dinàmica de mostres en forma de fluids (per exemple, sucres), que després serveixen per monitorar el metabolisme cel·lular en un equip convencional d’RMN. La mostra es trasllada al centre de l’HyperSense™, on se submergeix en heli líquid en el nucli del camp magnètic. Tot això es fa a una temperatura extremadament baixa, de -271,75 ºC, fet que permet que els àtoms de carboni de la mostra quedin gairebé totalment polaritzats.
La tècnica de ressonància magnètica nuclear hiperpolaritzada ens permet observar, en un parell de minuts, el que només podríem veure en hores amb una RMN convencional i, a més, amb una sensibilitat que pot ser fins a 10.000 vegades superior.
Irene Marco, líder de grup a l’IBEC
Els investigadors de l’IBEC utilitzen àcid pirúvic hiperpolaritzat, un sucre que s’utilitza sovint per estudiar el metabolisme de diversos tipus cel·lulars. Dins l’RMN, se subministra aquesta mostra a les cèl·lules i, durant uns 75 segons, poden fer el seguiment de com l’absorbeixen les cèl·lules i de tots els passos metabòlics que fan servir aquest sucre com a font d’energia. Aquest breu espai de temps és suficient per observar diverses reaccions enzimàtiques i intermediaris transitoris de reaccions metabòliques. Dit d’una altra manera, aquest excepcional increment en sensibilitat permet als investigadors observar processos moleculars de diversos sistemes biològics en temps real, in situ i de manera no invasiva en només uns pocs minuts. A més, com que és un procediment molt ràpid, s’eviten problemes com ara els canvis de temperatura i en nivells d’oxigen, i la mort i les alteracions cel·lulars durant l’experiment, fet que possibilita la comparació fiable de resultats d’experiments diferents.
Un dels projectes coordinats pel grup de recerca d’Irene Marco, el projecte europeu BLOC, es beneficiarà enormement d’aquest equip acabat d’instal·lar. El projecte vol desenvolupar un espectròmetre de sobretaula basat en l’espectroscòpia i la imatge per ressonància magnètica utilitzant una polarització nuclear dinàmica (RM-PND) per monitorar malalties i avaluar respostes a diversos estímuls. Com a prova de concepte, aquest projecte fabricarà un model biomimètic format per cèl·lules de fetge i illots pancreàtics i desenvoluparà el hardware i el software d’RM-PND necessaris per estudiar malalties metabòliques com ara la diabetis i la malaltia de fetge gras no alcohòlic (NAFLD, per les sigles en anglès).
El vídeo en “time-lapse” següent mostra tot el procés d’instal·lació de l’equip HyperSense™, que va durar tres dies i en què van participar professionals tècnics experts.
