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
Лекарство от рака груди изменит лечение рака простаты
Новое крупное исследование показывает, что препарат, используемый для лечения рака груди и яичников, может продлить жизнь некоторым мужчинам с раком простаты. Это препарат и должен стать новым стандартным лечением этого заболевания и изменить...
Новый нейроимплант дал возможность парализованному человеку управлять компьютером
Исследователи Института неврологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, работающие над созданием протезной конечности, управляемой мозгом, показали, что методы машинного обучения помогли человеку с параличом научиться управлять компьютерным...
Новое соединение убивает устойчивых к антибиотикам супербактерий
Исследователи из Шеффилдского университета разработали новое соединение, способное убивать как грамположительные, так и грамотрицательные устойчивые к антибиотикам бактерии. Грамположительные и грамотрицательные бактерии имеют разные структуры...
Определение типа любой солидной злокачественной опухоли по анализу крови — новый тест одобрен FDA
26 августа 2020 года компания Foundation Medicine, Inc. объявила, что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило «FoundationOne ® Liquid CDx» — комплексный тест на жидкую биопсию опухоли.  Тест...
Рак и его лечение ускоряют процесс старения у молодых пациентов
В новом исследовании было изучено влияние рака и его лечения на процесс старения. Исследователи обнаружили, что экспрессия гена, связанного со старением, выше у молодых пациентов с онкозаболеваниями после лечения химиотерапией, а также у ослабленных...