Новое контрастное вещество для поиска метастазов в головном мозге

Новое контрастное вещество для поиска метастазов в головном мозге

Группа исследователей во главе с Лейфом Шредером из Института молекулярной фармакологии (FMP) нашла способ выявления метастазов при некоторых типах рака в головном мозге на ранней стадии, используя минимальные количества контрастного вещества.

С этой целью команда использует синтетическую молекулу, которая помогает обнаруживать образование новых кровеносных сосудов, обеспечивая намного более чувствительный уровень визуализации, чем обеспечивают обычные методы диагностики. 

Важность и сложность проблемы

Некоторые виды рака, включая рак молочной железы, могут вызывать образование метастазов в мозг. 

Увеличение развития новых мелких кровеносных сосудов (капилляров) можно считать самым ранним признаком аномальных изменений ткани. Обычные контрастные агенты, используемые в магнитно-резонансной томографии (МРТ) для исследования мозга, не подходят для прямого и раннего обнаружения вновь образующихся сосудов. 

«Для этого нам нужен контрастный агент, который повышает чувствительность МРТ за счет улучшения контрастной структуры, и который способен работать в небольших количествах», - пояснил доктор Лейф Шредер.

Его группа долгое время работала над созданием новых контрастных веществ, которые обнаруживают искусственно намагниченный ксенон в ткани и обеспечивают констатирование структуры даже в небольших количествах. В своих попытках создать рабочее контрастное вещество ученые смогли использовать предварительную работу, выполненную их коллегой, доктором Маргиттой Дате. Она разработала особую молекулярную структуру для транспортировки лекарств к клеткам капилляров головного мозга. Эта пептидная структура образует так называемые мицеллы, конъюгаты из примерно 19 молекул, способные накапливаться в эндотелии вновь образующихся мелких мозговых сосудов.

Как работает новый рентгеноконтрастный агент

Чтобы использовать мицеллы в диагностических целях, Шредер и его команда модифицировали их. Для визуализации вновь образующихся капилляров в головном мозге лучше всего подходит Ксенон — он даже в небольших количествах способен давать высокий контраст.

раняя диагностика рака в Европе

Ученым удалось не просто присоединить по атому ксенона к мицелле, но, по сути накачать эту искусственную молекулярную структуру молекулами этого инертного газа. Они смогли «включить» 19 атомов ксенона на мицеллу для хорошего контраста изображения, что позволило четко визуализировать этот тип опухолевидных образований. Наличие высокой локальной плотности ксенона  — необходимое условие для визуализации клеток кровеносных сосудов при МРТ. 

На следующем этапе исследователи проверили, может ли ксенон проникать в клетки, находясь внутри мицеллы — это также оказалось успешным. 

Затем Шредер исследовал, как мицеллы, снабженные ксеноном, ведут себя в двух клеточных культурах, одна из которых включала клетки головного мозга, а другая — клетки аорты. В первом случае мицеллы пристыковались к клеткам кровеносных сосудов и пометили их — разработанный учеными контрастный агент сработал. Далее было проведено тестирование мицелл в клетках аорты. Поскольку этот тип клеток структурирован по-разному, накапливание мицелл было намного меньше.

В чем главное преимущество нового метода

Преимущество нового метода заключается в том, что распространение злокачественных опухолей в мозг с его помощью может быть обнаружено рано, до начала распространенного метастазирования. 

Это связано с тем, что повышенное образование кровеносных сосудов, которые необходимы для снабжения опухолевой ткани питательными веществами, наблюдается уже на самом первом этапе возникновении метастазов в областях мозга. Обнаружить сами метастазы на этом этапе почти невозможно даже с использованием позитронно-эмиссионного томографа.

Кровеносные сосуды поглощают мицеллы, разработанные командой Шредера и Дате, а ксенон позволяет визуализировать процесс образования новых сосудов на ранней стадии. Обычные методы маркировки определенных клеток сосудов для МРТ гораздо менее чувствительны. Сравнение показало, что альтернативы, использующие фторконтрастные агенты, примерно в 16000 раз менее эффективны. 

Возможно вас заинтересует
Исследование и анализ вируса Covid-19
Бельгийские ученые из Университетской клиники Сен-Люк и Университета Левена установили возможные причины тяжелого течения COVID-19. В ходе исследования было выявлено, что более короткая длина теломер может быть связана с появлением тяжелой формы...
Молочная железа с раковыми клетками
Лидский Университет в Великобритании совместно с бостонской компанией “4D-Path”, в результате трёхлетнего сотрудничества разработали программное обеспечение, с высокой точностью диагностирующее рак груди. Это возможно на основании одних только...
заболевания матки
Учёные из Университета штата Мичиган (MSU, США) протестировали новое лекарство против эндометриоза. В процессе исследований, они активно сотрудничали со своими коллегами из Института Ван Андела (Гранд Рапидс, США), предоставляя им образцы тканей на...
Лечение раковых клеток
Исследователи из онкологического центра им. М. Д. Андерсона создали информационную базу данных о взаимодействии лекарственных препаратов с белками раковых клеток. Этот ресурс облегчит разработку наилучшей стратегии лечения онкологии. База данных...
Кровеносные сосуды разрастаются на раковых клетках
Команда ученых под руководством доктора Ориоля Казановаса из Биомедицинского исследовательского института Белвитге (IDIBELL) И Каталонского института онкологии (ICO) изучала влияние антиангиогенной терапии при злокачественных новообразованиях почек...