Химические зонды, которые производят сигнал на магнитно-резонансной томографии (МРТ), могут использоваться для нацеливания и визуализации опухолей. Новое исследование основано на явлении, называемом настройкой магнитного резонанса, которое происходит между двумя магнитными элементами нанометрового размера. Один действует для усиления сигнала, а другой гасит его. Предыдущие исследования показали, что закалка зависит от расстояния между магнитными элементами.
Это открывает новые возможности для неинвазивного и чувствительного исследования множества биологических процессов с помощью МРТ.
Команда из Калифорнийского университета в Дэвисе создала зонд, который генерирует два сигнала магнитного резонанса, которые подавляют друг друга, пока не достигнут цели, после чего оба увеличивают контраст между опухолью и окружающей тканью. Они называют это двусторонней настройкой магнитного резонанса (TMRET).
В сочетании со специально разработанным программным обеспечением для анализа изображений двойной сигнал позволил исследователям выделять опухоли головного мозга на модели мышей со значительно повышенной чувствительностью.
«Это значительный прогресс», – сказал старший автор Юаньпей Ли, доцент кафедры биохимии и молекулярной медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Дэвисе и комплексного онкологического центра. "Это может помочь обнаружить очень маленькие опухоли на ранней стадии."
Два магнитных компонента
Зонд, разработанный командой Калифорнийского университета в Дэвисе, содержит два компонента: наночастицы суперпарамагнитного оксида железа (SPIO) и феофорбид -парамагнитный марганец (P-Mn), упакованные вместе в липидную оболочку.
И SPIO, и P-Mn дают сильные отдельные сигналы на МРТ, но пока они физически близки друг к другу, эти сигналы имеют тенденцию подавлять друг друга или гасить. Когда частицы попадают в опухолевую ткань, жировая оболочка разрушается, SPIO и P-Mn разделяются, и появляются оба сигнала.
Лаборатория Ли специализируется на химии зондов МРТ и разработала метод обработки данных и восстановления изображений, который они называют визуализацией с вычитанием двойного контраста или DESI. Но чтобы узнать о физических механизмах, они обратились к профессорам Кай Лю и Николасу Курро с факультета физики Калифорнийского университета в Дэвисе (сейчас Лю работает в Джорджтаунском университете).
Физики помогли выяснить механизм метода TMRET и усовершенствовать его.
Исследователи протестировали метод на культурах клеток рака мозга и простаты, а также на мышах. Для большинства зондов МРТ сигнал от опухоли в два раза сильнее, чем от нормальной ткани – «соотношение опухоли к норме» 2 или меньше.
Используя новый нанозонд с двойным контрастом, Ли и его коллеги смогли получить отношение опухоли к норме до 10.
Ли сказал, что команда заинтересована в переводе исследования в клиническое применение, хотя для этого потребуется обширная работа, включая токсикологические испытания и увеличение производства, прежде чем они смогут подать заявку на одобрение нового исследуемого препарата.