I ricercatori hanno sviluppato una tecnica in grado di rilevare i prodotti di scarto del parassita della malaria nelle cellule infette del sangue, usando campi magnetici.
Nel corso degli ultimi decenni, la diagnosi della malaria è cambiato molto poco: si utilizza un campione di sangue da un paziente e si osserva al microscopio la presenza del parassita Plasmodium che causa la malattia. Questo approccio fornisce un conteggio accurato di quanti sono parassiti nel sangue – una misura importante che indica la gravità della malattia – ma non è l’ideale, perché esiste la possibilità di errore umano.
Un team di ricerca del MIT Alliance per la Ricerca e la Tecnologia (SMART) a Singapore ha ora messo a punto una possibile alternativa. I ricercatori hanno ideato un modo per utilizzare la rilassometria ( la rilassometria NMR si basa sulla misura dei tempi di rilassamento magnetico dei nuclei in particolare dell’idrogeno), un parente stretto della risonanza magnetica (MRI), per rilevare un prodotto di scarto del parassita, nel sangue di pazienti infetti. ” Questa tecnica potrebbe offrire un modo più affidabile per rilevare la malaria”, dice Jongyoon Han, professore di ingegneria elettrica e ingegneria biologica al MIT.
“Questa tecnica non richiede alcun tipo di etichette o colorante. Si basa su un biomarcatore naturale e non necessita di alcun trattamento biochimico dei campioni”, dice Han, uno dei maggiori autori dell’ articolo che descrive la tecnica in un articolo pubblicato il 31 agosto sulla rivista Nature Medicine. Autore principale del documento è Weng Kung Peng, un ricercatore della SMART.
Caccia alla malaria con magneti
Il nuovo sistema SMART rileva un prodotto di scarto parassitario chiamato emozoina. Quando i parassiti infettano i globuli rossi, si nutrono dell’emoglobina ricca di nutrienti. Come l’emoglobina si rompe, rilascia il ferro, che può essere tossico, così il parassita converte il ferro in emozoina – un cristallite debolmente paramagnetico.
Tali cristalli interferiscono con normali spin magnetici di atomi di idrogeno. Quando esposti ad un campo magnetico potente, gli atomi di idrogeno allineano i loro spin nella stessa direzione. Quando un secondo campo, più piccola perturba gli atomi, essi dovrebbero cambiare le loro rotazioni in sincronia – ma se un altra particella magnetica, come ad esempio l’ emozoina, è presente, questa sincronia è interrotta attraverso un processo chiamato di rilassamento. Più particelle magnetiche sono presenti, più rapidamente la sincronia è perturbata.
“Quello che stiamo cercando di misurare realmente è come la risonanza magnetica nucleare dell’idrogeno è influenzata dalla vicinanza di altre particelle magnetiche”, dice Han.
Per questo studio, i ricercatori hanno utilizzato un magnete da 0,5 tesla, molto meno costosi e potenti dei magneti a 2 o 3 tesla tipicamente richiesti per diagnostica per immagini MRI, che possono costare fino a $ 2 milioni. Il prototipo attuale del dispositivo è abbastanza piccolo da stare su un tavolo o banco di laboratorio, ma il team sta lavorando anche su una versione portatile che è circa la dimensione di una piccola tavoletta elettronica.
Dopo aver prelevato un campione di sangue, l’analisi del campione richiede meno di un minuto. Solo circa 10 microlitri di sangue sono necessari e possono essere ottenuti con la puntura di un dito, rendendo la procedura minimamente invasiva e molto più facile per gli operatori sanitari, di un prelievo di sangue per via endovenosa.
“Questo sistema può essere costruito ad un costo molto basso, rispetto alle macchine MRI da milioni di dollari utilizzate in un ospedale”, dice Peng. “Inoltre, dal momento che questa tecnica non si basa sull’etichettatura costosa con reagenti chimici, siamo in grado di ottenere ogni test diagnostico ad un costo di meno di 10 centesimi”.
Monitoraggio dell’infezione
Cristalli di emozoina sono prodotti in tutte le quattro fasi della infezione malarica, comprese le prime fasi e sono generati da tutte le specie conosciute del parassita Plasmodium. Inoltre, la quantità di emozoina può rivelare la gravità dell’infezione o indicare se il paziente risponde al trattamento.
In questo lavoro, i ricercatori hanno dimostrato di poter rilevare il Plasmodium falciparum, la forma più pericolosa del parassita, in cellule del sangue coltivate in laboratorio. Essi hanno inoltre rilevato il parassita dai globuli rossi d topi infettati con Plasmodium berghei.
I ricercatori stanno lanciando una società per rendere questa tecnologia disponibile ad un prezzo accessibile.
La ricerca è stata finanziata dal National Research Foundation di Singapore tramite SMART.
FONTE
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-08/miot-anw082914.php
