Флуоресцентный нанозонд может стать универсальным неинвазивным методом обнаружения и мониторинга опухолей

Исследователи из A*STAR разработали гибридную металл-полимерную наночастицу, которая начинает светиться в кислой среде, окружающей опухолевые клетки. Неспецифические зонды, способные идентифицировать любой тип опухоли, крайне полезны для отслеживания локализации и распространения рака, эффектов лечения, а также для помощи в первоначальной диагностике.

Раковые опухоли обычно имеют более низкий, чем в норме, уровень pH, что соответствует повышенной кислотности как внутри клеток, так и во внеклеточном микроокружении. Эта простая разница между опухолевыми и нормальными клетками побудила несколько исследовательских групп разработать зонды для детекции низкого pH опухолей с помощью оптической визуализации, магнитно-резонансной томографии и позитронно-эмиссионной томографии.

Однако большинство этих зондов нацелены на внутриклеточный pH, что требует их проникновения внутрь клеток. Более сложной задачей является обнаружение разницы во внеклеточном pH между здоровой и опухолевой тканью, так как эта разница меньше. Успех в этом означал бы, что зондам не нужно проникать в клетки.

«Наша цель — решить задачу универсального «подсвечивания» опухолей», — говорит Бин Лю из Института исследований и инженерии материалов A*STAR. Команда Лю совместно с коллегами из Национального университета Сингапура создала новый зонд на основе полимеров, которые самоорганизуются на золотых наночастицах. Полученная гибридная структура не флуоресцирует при нормальных физиологических значениях pH (~7.4). Кислые условия, аналогичные тем, что вокруг опухолевых клеток (примерно pH 6.5), изменяют химические группы на поверхности зондов и «включают» их флуоресценцию.

После проверки механизма переключения в растворах с контролируемым pH исследователи протестировали зонды на культивируемых клетках, а также на мышах с опухолями, которых освещали ярким светом. Через 24 часа после инъекции мышам очевидная и четкая флуоресценция наблюдалась только в ткани, пораженной опухолью, как при визуализации всего тела, так и при исследовании извлеченных органов. Возможность наблюдать флуоресценцию опухолей с помощью неинвазивного исследования всего тела живых мышей указывает на потенциал нанозондов для использования в клинических ситуациях с пациентами.

«Наши зонды до сих пор доказали свою биосовместимость, что будет иметь решающее значение для биомедицинского применения», — говорит Лю. «Теперь мы планируем дополнительно проверить возможные проблемы с токсичностью и оценить биораспределение и фармакологический профиль зондов, прежде чем, надеюсь, перейти к клиническим испытаниям», — добавляет она. Это одно из нескольких недавних достижений в наномедицинских технологиях из группы Лю.