Новая техника двойного контраста выявляет мелкие опухоли на МРТ
Раннее обнаружение опухолей крайне важно для лечения рака. Новая техника, разработанная исследователями из Калифорнийского университета в Дэвисе, представляет собой значительный прогресс в использовании магнитно-резонансной томографии (МРТ) для выявления даже очень маленьких опухолей на фоне нормальной ткани. Работа опубликована 25 мая в журнале Nature Nanotechnology.
Химические зонды, создающие сигнал на МРТ, можно использовать для нацеливания и визуализации опухолей. Новое исследование основано на явлении магнитного резонансного тюнинга (TMRET), которое происходит между двумя наномасштабными магнитными элементами. Один усиливает сигнал, а другой — гасит его. Предыдущие исследования показали, что гашение зависит от расстояния между магнитными элементами. Это открывает новые возможности для неинвазивного и чувствительного исследования биологических процессов с помощью МРТ.
Команда создала зонд, генерирующий два магнитных резонансных сигнала, которые подавляют друг друга, пока не достигнут цели. В опухоли оба сигнала усиливают контраст между тканью опухоли и окружающими тканями. Этот метод они называют двусторонним магнитным резонансным тюнингом (TMRET).
В сочетании со специально разработанным программным обеспечением для анализа изображений двойной сигнал позволил исследователям с гораздо большей чувствительностью выявлять опухоли головного мозга в модели на мышах.
«Это значительный прогресс. Это может помочь обнаруживать очень маленькие опухоли на ранней стадии», — сказал старший автор Юаньпей Ли, доцент кафедры биохимии и молекулярной медицины.
Два магнитных компонента
Зонд содержит два компонента:
Наночастицы суперпарамагнитного оксида железа (SPIO)
Феофорбид a-парамагнитного марганца (P-Mn)
Они упакованы вместе в липидную оболочку. SPIO и P-Mn дают сильные отдельные сигналы на МРТ, но пока они физически близки, эти сигналы имеют тенденцию гасить друг друга. Когда частицы попадают в ткань опухоли, жировая оболочка разрушается, SPIO и P-Mn разделяются, и появляются оба сигнала.
Лаборатория Ли разработала метод обработки данных и реконструкции изображений, названный двойным контрастно-усиленным субтракционным изображением (DESI). Для понимания физических механизмов они привлекли физиков, которые помогли прояснить механизм метода TMRET.
Метод был протестирован на культурах клеток рака мозга и простаты и на мышах. Для большинства МРТ-зондов сигнал от опухоли в 2 раза сильнее, чем от нормальной ткани (отношение «опухоль/норма» ≤ 2). Используя новый двойной контрастный нанозонд, команда смогла достичь отношения опухоль/норма до 10.
Команда заинтересована в переводе исследования в клиническое применение, хотя для этого потребуется обширная работа, включая токсикологические испытания и масштабирование производства.