Наночастицы позволяют отслеживать клетки глубоко в живых организмах

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили, что живые клетки естественным образом поглощают наночастицы, содержащие фтор. После инъекции таких меченых клеток мышам их можно было легко обнаружить с помощью МРТ-сканирования.

Наночастицы, разработанные в лабораториях Сэмюэля А. Уиклайна и Грегори Ланзы, вскоре могут позволить напрямую отслеживать клетки, используемые в медицинских методах лечения, с помощью уникальных сигналов от поглощенных частиц-маячков.

В статье, которая появится в июньском номере FASEB Journal, ведущий автор Кэтрин К. Партлоу описывает использование перфторуглеродных наночастиц для маркировки эндотелиальных клеток-предшественников, взятых из пуповинной крови человека. Такие клетки могут быть подготовлены для помощи в построении новых кровеносных сосудов при инъекции в организм. Исследователи полагают, что меченые наночастицами стволовые клетки могут быть полезны для мониторинга опухолей, диагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Принцип работы и преимущества

• Наночастицы содержат фторсодержащее соединение, которое может быть обнаружено МРТ-сканерами.
• МРТ-сканер можно настроить на специфическую частоту фторсодержащего соединения в наночастицах, что делает видимыми в скане только клетки, содержащие эти частицы.
• Этот метод устраняет фоновый сигнал, часто мешающий медицинской визуализации, и позволяет измерять даже небольшие количества меченых клеток, оценивая их количество по яркости изображения.

Потенциальные применения

1. Оценка опухолей: Присутствие меченых клеток в опухоли под МРТ укажет на активный рост новых кровеносных сосудов (ангиогенез) и, следовательно, на агрессивный рост опухоли.
2. Терапия сердечно-сосудистых заболеваний и диабета: Отслеживание меченых взрослых стволовых клеток, используемых для улучшения кровоснабжения конечностей у пациентов с диабетом или для восстановления сосудов после инфаркта, позволит врачам контролировать успех лечения.
3. Исследования сосудов: Поскольку доступно несколько типов перфторуглеродных соединений, разные типы клеток можно пометить разными соединениями и детектировать отдельно, настраивая МРТ-сканер на их индивидуальную частоту. Это поможет понять роль каждого типа клеток в формировании новых кровеносных сосудов.

Характеристики и совместимость

• Наночастицы имеют размер около 200 нанометров (в 500 раз меньше ширины человеческого волоса) и в основном состоят из перфторуглерода — безопасного соединения, используемого в искусственной крови.
• Клетки естественным образом поглощают частицы без дополнительной стимуляции, сохраняя свои обычные поверхностные маркеры и функциональность.
• В лабораторных тестах меченые клетки мигрировали и включались в формирующиеся вокруг опухолей у мышей кровеносные сосуды.

Будущие шаги

Исследовательская группа планирует оценить, как меченые наночастицами клетки функционируют в живых организмах: отслеживать инъецированные клетки в реальном времени, определять места их накопления, продолжительность жизни и эффективность в терапевтических приложениях.