Техника визуализации выявляет ранние метастазы в лимфатических узлах

Работа, разработанная в Техасском университете в Остине и в онкологическом центре доктора медицины Андерсона Техасского университета, опубликована в октябрьском выпуске журнала Cancer Research. В методике используется метод визуализации, известный как фотоакустика под ультразвуковым контролем, в сочетании с наносенсорами, предназначенными для нацеливания и идентификации метастатических клеток в лимфатических узлах.

Ричард Конрой, Ph.D., Директор программы NIBIB в области молекулярной визуализации подробно рассказывает о потенциале технологии: «Эта работа является прекрасным примером разработки передовой технологии, которая очень хорошо работает в экспериментальной системе, но также имеет большой потенциал для изменения способов мониторинга и диагностики. метастаз рака. Выявление скопления клеток на ранней стадии процесса с помощью некоторых молекулярных характеристик дает возможность более целенаправленного и эффективного лечения и меньшего количества побочных эффектов."

Более 90% смертей от рака прямо или косвенно связаны с метастазами. В современной клинической практике для определения регионального распространения опухоли используется инвазивная хирургическая процедура, называемая биопсией сторожевого лимфатического узла (СЛУ).

Эта процедура приводит к побочным эффектам, включая отек, боль, онемение и риск заражения, у сотен тысяч онкологических больных в год.
В целях повышения точности и безопасности биопсии лимфатических узлов был протестирован ряд неинвазивных методов визуализации на животных и пациентах. Методы визуализации, включая позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ), продемонстрировали некоторый потенциал, но в настоящее время им не хватает специфичности и чувствительности для замены инвазивной биопсии лимфатических узлов.

Зная недостатки предыдущих попыток использования неинвазивных методов визуализации, исследовательская группа UT разработала неинвазивную технологию, которая может иметь лучшую чувствительность, точность и специфичность, чем хирургическая биопсия.
Повышение чувствительности и точности достигается за счет интеллектуального зонда для визуализации, который взаимодействует с метастатическими клетками. Группа создала плазмонный наносенсор с молекулярной активацией (MAPS) для этой задачи.

Компоненты MAPS включают золотую наночастицу, которая является частью наносенсора, которую видит система визуализации. Наносенсор MAPS также содержит антитела к рецептору эпидермального фактора роста (EGFR).

Это антитело было выбрано, потому что было показано, что EGFR аномально высоко экспрессируется на поверхности многих раковых клеток, включая легкие, ротовую полость и шейку матки. С помощью этих двух компонентов MAPS может найти метастатическую клетку с помощью антитела, которое связывается с рецептором EGFR, и его можно увидеть с помощью систем фотоакустической визуализации, которые обнаруживают золотую наночастицу, но только тогда, когда MAPS взаимодействует с раковой клеткой.

Чтобы обнаружить наночастицы золота, связанные с метастатическими клетками в лимфатических узлах, исследователи разработали систему спектроскопической фотоакустической визуализации (sPA) под контролем ультразвука. Технология обеспечивает высокую контрастность и чувствительность оптического изображения с возможностью ультразвука обеспечивать четкое разрешение даже в тканях глубоко внутри тела.
Исследователи протестировали систему на мышиной модели рака полости рта. Мышам инъецировали MAPS, нацеленные на EGFR, и впоследствии визуализировали с помощью sPA.

Результаты показали, что MAPS специфически связывались с метастатическими клетками в лимфатических узлах около опухоли полости рта и были четко видны с помощью системы визуализации sPA. По словам исследователей, способность MAPS связываться только с метастатическими клетками в лимфатических узлах и способность системы визуализации sPA ​​четко обнаруживать раковые клетки, меченные MAPS, были впечатляющими и чрезвычайно обнадеживающими.
В целом, мыши с опухолями, которым вводили MAPS, нацеленные на EGFR, показали чувствительность 100% и специфичность 87% для обнаружения микрометастазов лимфатических узлов размером до 50 микрометров, что соответствует примерно 30 метастатическим клеткам. Обнаружение такого небольшого количества клеток в лимфатическом узле предлагает систему, способную выявлять метастазы на очень ранней стадии процесса, что позволит начать лечение на ранней стадии.

«Эта комбинация значительно улучшает чувствительность и специфичность обнаружения раковых клеток в лимфатических узлах по сравнению с любыми другими методами визуализации, которые используются сегодня», — говорит Константин Соколов, Ph.D., онкологического центра доктора медицины Андерсона Техасского университета и одним из ведущих авторов. «Наш метод имеет большой потенциал для существенного улучшения клинической стадии, прогноза и терапевтического планирования для онкологических больных с метастатическим заболеванием без необходимости инвазивной хирургической биопсии», — добавляет Станислав Емельянов, другой старший автор.
Хотя это ранние исследования на мышах, исследователи с энтузиазмом относятся к использованию этой технологии на людях, а также к расширению использования системы. Помимо возможности выявления метастазов рака, способность системы неинвазивно отображать очень маленькие кластеры клеток с высокой чувствительностью и специфичностью открывает возможность использования системы для выявления аномальных клеток на ранних этапах процесса в ряде видов рака. а также другие состояния, такие как сердечно-сосудистые заболевания.

Авторы ожидают, что эта система может быть использована в клинике после некоторых изменений в системе, чтобы сделать ее функциональной и безопасной для людей. Необходимые изменения включают определение ультразвуковых частот, которые могут проникать на такие глубины, которые необходимы человеку.

Кроме того, необходимо будет устранить потенциальную токсичность наночастиц золота, в первую очередь, путем тестирования наночастиц меньшего размера, которые эффективно выводятся из системы, но все же достаточно велики, чтобы обеспечить адекватный сигнал изображения.

Портал обо всем