Les micropatchs adhérant aux macrophages permettent à l’IRM de détecter une inflammation cérébrale – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to-detect-brain-inflammation-physics-world.jpg" data-caption="Comparer le contraste Cartes IRM représentatives de porcs témoins et de porcs présentant un traumatisme crânien léger (TCM) injectés avec des M-GLAM ou l'agent de contraste commercial Gadavist. Le carré en pointillés indique le ventricule latéral et le plexus choroïde, qui forment la région d'intérêt. (Avec l'aimable autorisation de Wang et coll. Sci. Trad. Méd. 16 eadk5413 (2024)) » title = « Cliquez pour ouvrir l'image dans une fenêtre contextuelle » href = »https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/macrophage-adhering-micropatches-enable-mri-to- détecter-l'inflammation-cerveau-physique-monde.jpg”>

Un « agent de contraste vivant » pourrait aider à diagnostiquer un traumatisme crânien léger (TCC) lorsque l'imagerie par résonance magnétique (IRM) conventionnelle ne montre pas de changements structurels, affirment des chercheurs de l'Université Harvard. Ecole d'Ingénieurs et de Sciences Appliquées.

Les chercheurs ont chargé du gadolinium, un agent de contraste standard pour l'IRM, dans des micropatchs à base d'hydrogel qui se fixent aux cellules immunitaires, et dans des études précliniques, ils ont visualisé une inflammation chez des porcs atteints d'un TBI léger. En fin de compte, ils prévoient que la technologie augmentera le nombre de cas légers diagnostiqués de TBI et améliorera les soins aux patients.

« Si quelqu'un tombe ou subit un léger impact à la tête, il se peut qu'il n'y ait pas de changement détectable dans la structure du cerveau, mais le cerveau peut quand même avoir subi des dommages importants qui peuvent se manifester au fil du temps. On dit aux patients suspects de traumatisme crânien que tout va bien, pour ensuite découvrir que des effets indésirables apparaissent [plus tard] », explique Samir Mitragotri, dont le laboratoire a mené l’étude. "C'était donc la motivation : pouvons-nous développer une manière plus sensible de détecter un traumatisme crânien léger ?" Le développement de la technologie a été dirigé par Lily Li-Wen Wang, une étudiante diplômée du Laboratoire Mitragotri. L'expertise en IRM a été apportée par Rebecca Mannix du Boston Children's Hospital et son équipe.

Faire du stop avec les mangeurs professionnels du système immunitaire

Puisque le système immunitaire sait que le cerveau a été lésé, même en cas de traumatismes « mineurs », les chercheurs ont recherché un agent de contraste qui pourrait être utilisé pour détecter les cellules immunitaires. Ils se concentrent sur les macrophages, des globules blancs abondants et mobiles qui, entre autres fonctions du système immunitaire, sont recrutés dans les sites d’inflammation et engloutissent les micro-organismes.

"Les macrophages sont connus pour manger tout ce qui leur est lié. Ce sont des mangeurs professionnels", explique Mitragotri. "Nous apposons une étiquette sur le macrophage afin qu'il puisse être vu sur l'IRM."

Les chercheurs ont baptisé cette technologie des micropatchs anisotropes chargés de Gd(III) adhérant aux macrophages, ou M-GLAM. Comme leur nom l’indique, les M-GLAM s’attachent aux macrophages et pénètrent dans le cerveau blessé. Étant donné que les GLAM sont marqués au gadolinium, les chercheurs peuvent utiliser l'IRM pour voir où les macrophages apparaissent dans le cerveau.

« Le macrophage se localise là où se trouve l’inflammation dans le cerveau, ce qui permet de voir l’emplacement de l’inflammation. L’objectif principal, cependant, est de voir s’il y a une inflammation ; la question secondaire est de savoir où, car la plupart du temps, dans le cas d'un traumatisme crânien léger, même la première question n'obtient pas de réponse », explique Mitragotri.

Les chercheurs ont testé l'agent de contraste en injectant des GLAM à des souris et des porcs à raison d'un ou plusieurs GLAM par macrophage. Contrairement à Gadavist, un agent de contraste commercial à base de gadolinium, les M-GLAM n'ont provoqué aucune réaction indésirable ni toxicité et ont persisté dans le corps des animaux pendant plus de 24 heures avant d'être éliminés par le foie et les reins. Dans un modèle de lésion cérébrale porcine, ils ont observé des M-GLAM dans le plexus choroïde, une région du cerveau qui aide à recruter des cellules immunitaires à travers la barrière sang-liquide céphalo-rachidien. Gadavist, qui disparaît rapidement du corps, ne s'est pas localisé sur les sites d'inflammation cérébrale.

La concentration d'ions gadolinium dans les GLAM est suffisamment élevée pour que, dans les études animales, les chercheurs aient pu utiliser une dose de gadolinium 500 à 1000 XNUMX fois inférieure à celle du Gadavist. Ils reconnaissent que les M-GLAM devraient être testés sur davantage d’animaux et que les M-GLAM pourraient migrer vers des sites d’inflammation sans rapport avec un TBI léger.

Préparer et caractériser les GLAM

Le gadolinium agit comme un agent de contraste pour l'IRM en cas de contact avec l'eau (les signaux d'IRM T1 nécessitent des interactions eau-proton-Gd(III)). Ainsi, contrairement à la plupart des polymères utilisés pour les applications biomédicales, qui sont hydrophobes et non poreux, un GLAM est poreux et hydrophile – un hydrogel en forme de disque qui se lie à un macrophage lorsque celui-ci tente de manger l’acide hyaluronique contenu dans l’hydrogel.

Le macrophage échoue dans cette tentative parce que le GLAM est en forme de disque (les chercheurs ont découvert au cours d'une autre étude que les macrophages ne peuvent pas manger de particules en forme de disque et d'autres particules anisotropes). En fin de compte, les GLAM se lient aux macrophages sans affecter la migration des macrophages ou d'autres fonctions.

Un appareil portatif utilise la spectroscopie rétinienne sans danger pour les yeux pour diagnostiquer une lésion cérébrale

"Le processus réel [de fabrication des GLAM] s'est avéré très complexe", explique Mitragotri. "Notre équipe a travaillé avec diligence pendant quelques années pour mettre au point la méthode de préparation." Le protocole de fabrication actuel consiste à mélanger du gadolinium modifié et de l'acide hyaluronique, à verser le liquide dans une plaquette contenant des puits et à faire tourner la plaquette pour remplir uniformément les moules. La lumière UV brillante sur les moules filés réticule les chaînes de polymère et forme un GLAM solide.

Les travaux futurs comprennent des études détaillées sur la cinétique et la réponse à la dose des M-GLAM dans le cerveau et l'avancement de la technologie chez l'homme, où les applications incluent le diagnostic et peut-être même le traitement des traumatismes crâniens légers, des cancers et des maladies auto-immunes.

Cette recherche est publiée dans Science Translational Medicine.

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