Rivoluzione nella diagnostica MRI

Kerstin Münnemann è stata premiata come parte di un team internazionale con il Premio Erwin Schrödinger. (Foto: TUK/Koziel)

La risonanza magnetica nucleare (NMR) è una tecnica di imaging non invasiva, utilizzata ad esempio nella diagnostica medica (risonanza magnetica, RM). Per rendere il metodo più efficace, la Dott.ssa in scienze naturali Kerstin Münnemann, che lavora presso la cattedra di Termodinamica della TU Kaiserslautern (TUK), ha sviluppato, come parte di un team internazionale di chimici, fisici e ingegneri, un nuovo mezzo di contrasto: fumarato iperpolarizzato. Insieme, i ricercatori sono riusciti a rappresentare la metodologia fino all'imaging. Questa prestazione interdisciplinare è stata premiata dalla Helmholtz-Gesellschaft con il Premio Erwin Schrödinger 2021, dotato di 50.000 euro.

„La risonanza magnetica nucleare non interferisce con il corpo e non utilizza radiazioni X o ionizzanti“, spiega Münnemann, che continuerà il suo lavoro nel nuovo laboratorio di ricerca LASE (Laboratory for Advanced Spin Engineering) presso la TUK. „Per questo motivo, la NMR è fondamentalmente adatta – a differenza di altre tecniche di imaging come la tomografia computerizzata – per il monitoraggio a lungo termine dei pazienti. Ad esempio, quando si tratta di monitorare continuamente il decorso o il successo di una terapia contro il cancro.“

Un „ostacolo“ c'è comunque: i processi metabolici non possono essere resi visibili perché le molecole coinvolte, rilevabili dall'imaging, sono presenti in concentrazioni troppo basse. In altre parole, è necessaria un'ottimizzazione del segnale. A questo scopo, Münnemann ha svolto un lavoro preliminare decisivo: la chimica utilizza da tempo diverse tecniche di iperpolarizzazione per marcare molecole in modo magnetico e duraturo. „Sono riuscita a produrre fumarato iperpolarizzato utilizzando il parawasserstoff, un isomero dell'idrogeno. Il fumarato è un componente del metabolismo energetico naturale di ogni cellula e quindi privo di rischi fisiologici. In stato iperpolarizzato, la molecola si trova in uno stato di spin particolarmente duraturo. Questo fumarato attivato magneticamente non possiamo vederlo con la NMR, ma sì il malato, in cui viene metabolizzato.“

Insieme ai suoi partner di ricerca, ha sviluppato questa procedura, che funziona dal punto di vista chimico, attraverso esperimenti pratici in cellule viventi fino all'imaging. Münnemann: „L'iperpolarizzazione viene già utilizzata oggi in alcune strutture di laboratorio e cliniche ben attrezzate per esami RM. Finora, tuttavia, la metodologia era molto costosa, impedendo un suo uso più diffuso.“ Con la tecnica di iperpolarizzazione perfezionata, che si basa non solo su una molecola presente naturalmente nel corpo, ma che è anche più sensibile, più veloce e meno costosa, i ricercatori hanno ora gettato le basi per rendere l'NMR metabolico più ampio e sicuro per la diagnostica medica. „Ad esempio, permette di rendere visibili le cellule tumorali in fase di morte nel corso di una terapia contro il cancro – prima che il tumore inizi a ridursi“, aggiunge la chimica.

Informazioni sul Premio Erwin Schrödinger

Il premio scientifico del Stifterverband – Premio Erwin Schrödinger – riconosce dal 1999 prestazioni scientifiche o tecnologiche eccezionali, realizzate in aree di confine tra diverse discipline della medicina, delle scienze naturali e ingegneristiche, e a cui hanno contribuito ricercatori di almeno due discipline. Il premio è dotato di fino a 50.000 euro. Viene generalmente consegnato annualmente durante l'Assemblea annuale della Helmholtz.