Химическое картирование поможет предсказать эффективность лучевой терапии для конкретного пациента

Новый метод визуализации, разрабатываемый исследователями из Мичиганского университета, может сделать выбор лечения рака более персонализированным. Метод создает карту химического состава опухоли пациента.

В настоящее время методы лечения рака (хирургия, лучевая терапия или иммунотерапия) выбираются в основном на основе локализации, размера и агрессивности опухоли. Эта информация получается с помощью анатомической визуализации (МРТ, КТ, УЗИ) и биологических анализов образцов тканей.

Однако химическая среда опухоли значительно влияет на эффективность лечения. Например, низкий уровень кислорода в ткани опухоли снижает эффективность лучевой терапии.

Ученые из Мичиганского университета и двух университетов Италии продемонстрировали, что система визуализации с использованием специальных наночастиц может предоставлять карту распределения химических веществ в опухоли в реальном времени и с высоким разрешением.

Их исследование, опубликованное в ACS Nano, представляет первую демонстрацию метода химической визуализации in vivo, применимого к любому интересующему химическому веществу.

Исследователи использовали метод фотоакустической химической визуализации (PACI). Новизна метода в том, что он выполняется in vivo, непосредственно в организме.

Систему тестировали на мышах с имплантированной тканью из биопсии опухоли пациента (ксенографт). PACI использует наночастицы, которые можно ввести в организм для нацеливания на опухоль и определения конкретного химического вещества (кислород, натрий, калий).

При активации наносенсора инфракрасным лазерным светом генерируется ультразвуковой сигнал, который можно использовать для картирования концентрации и распределения целевого химического вещества.

В исследовании PACI применяли с наночастицами, чувствительными к кислороду. После лучевой терапии опухоли у мышей была обнаружена значительная корреляция между уровнем кислорода в каждой части опухоли и эффективностью уничтожения опухолевой ткани: чем ниже локальный кислород в ткани, тем ниже локальная эффективность лучевой терапии.

Метод предоставляет простой, неинвазивный и недорогой способ как предсказать эффективность лучевой терапии для данной опухоли, так и выявить устойчивые к лечению области в микроокружении опухоли.

Такое химическое картирование поможет клинической команде назначить персонализированное, оптимальное лечение для конкретного пациента на основе новой диагностики.

В данном исследовании PACI применялась в ксенографтах, полученных от пациентов. Конечная цель — возможность создавать химические карты непосредственно у пациентов. По словам профессора Рауля Копельмана, это осуществимо с использованием волоконной оптики, но потребует разработки и одобрения FDA наносенсоров для каждого интересующего химического вещества.