Новые агенты визуализации одновременно подсвечивают два биомаркера рака
Более полное представление об опухолях смогут получить во время операции хирурги благодаря новым визуализирующим агентам, одновременно подсвечивающим несколько биомаркеров рака, которые разработали ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, 5 июня сообщает пресс-служба университета.
Флуоресцентные наночастицы, разработанные американскими учеными, покрыты мембранами эритроцитов. Их воздействие на опухоли лучше, чем современные клинически одобренные красители, так как в ответ на облучение светом одной длины волны во время хирургической операции они излучают два различных по цвету сигнала. Это поможет врачам различать границы опухоли и выявлять ее метастазы.
Как рассказал один из руководителей исследовательской группы, профессор электротехники и вычислительной техники университета и Медицинского колледжа Карла Иллинойса Виктор Груев, агенты визуализации могут быть объединены во время операции со специальными камерами для диагностики, которые исследователи разработали ранее.
Ученые протестировали свои новые наночастицы на фантомах опухолей (3D-моделях, имитирующих опухоли и окружающие их ткани) и на живых мышах. Результаты исследования они представили в статье «Наночастицы, покрытые клеточной мембраной, для определения границ опухоли и качественной оценки биомаркеров рака при одноволновом возбуждении в мышиных и фантомных моделях», опубликованной в журнале ACS Nano.
«Если вы хотите найти все виды рака, визуализации одного биомаркера недостаточно. Он может пропустить некоторые опухоли. Если ввести второй или третий биомаркер, вероятность удаления всех раковых клеток возрастает, и возрастает вероятность лучшего исхода для пациентов», — пояснил Груев.
В настоящее время хирург удаляет опухоль и отправляет ее патологу, который оценивает, были ли удалены все злокачественные клетки, и это может потребовать от нескольких часов до нескольких дней, рассказал второй руководитель группы и первый автор статьи Индраджит Шривастава.
Применяемые ранее агенты визуализации опухолей быстро выводятся из кровотока и накапливаются в печени. Шривастава пояснил: «Несколько человек до нас использовали наночастицы, покрытые эритроцитами, и обнаружили, что они циркулируют дольше — несколько дней. То же самое мы наблюдали у наших мышей: покрытые мембраной наночастицы дольше циркулировали в крови с меньшим поглощением в печени. Поскольку они циркулировали дольше, в опухолях накапливалось больше визуализирующих агентов, что давало нам более сильный флуоресцентный сигнал».
Обернутые мембраной наночастицы, разработанные иллинойской командой, при их облучении во время операции лазером с одной длиной излучения выдают два различных сигнала — по одному цвету для каждого из двух биомаркеров, на которые нацелены наночастицы. Один типичен для ранних стадий рака, а другой указывает на более позднюю стадию и, возможно, метастатический рак.
Ученые установили в процессе исследования, что их визуализирующие агенты эффективно отличали раковую ткань от здоровой, а также выдавали отличные друг от друга сигналы на биомаркеры разного состояния опухоли.
«Это привлекательно для хирургического применения, поскольку может помочь определить, где именно сделать надрез. Наличие нескольких сигналов дает более общую картину опухоли. И они могут сказать хирургу: „Возможно, это метастазы, вы можете захотеть быть более решительными при удалении“», — отметил Шривастава.
По словам Груева, наличие лишь одной длины волны лазерного света для получения нескольких сигналов имеет еще одно преимущество для хирургии, так как не требует использования нескольких лазеров.
Исследователи намерены разработать больше агентов для визуализации опухолей, нацеленных на несколько маркеров, и продолжить дальнейшие доклинические и клинические исследования.
