Новый контрастный агент для МРТ успешно протестирован на крупных животных
Основные причины смерти в мире — ишемическая болезнь сердца и инсульт, а также рак — требуют качественной визуализации кровеносных сосудов. Команда из Центра исследования наночастиц Института фундаментальных наук (IBS) совместно с учёными из Провинциальной больницы Аньхой и Сеульского национального университетского госпиталя протестировала новый нетоксичный контрастный агент для магнитно-резонансной томографии (МРТ) и магнитно-резонансной ангиографии (МРА). Он может превзойти текущий стандартный краситель — гадолиний. Многообещающий агент, описанный в Nature Biomedical Engineering, успешно показал себя на собаках, кроликах и обезьянах.
Контрастные агенты улучшают видимость мягких тканей и внутренних структур, особенно при сердечно-сосудистых и церебральных заболеваниях. Выбор одобренных FDA агентов для МРТ/МРА ограничен, и все они имеют недостатки. Гадолиний — самый распространённый, но он оставляет отложения в костях и мозге и токсичен для пациентов с проблемами почек. Альтернатива — наночастицы оксида железа — практически не используется из-за сложности интерпретации результатов. В отличие от белого сигнала гадолиния, оксид железа трудно отличить от воздуха, кровоизлияния, кальцификации, отложений металла и тромбов.
«Возьмём МРТ-анализ мозга с болезнью Альцгеймера: оксид железа в сосудах выглядит чёрным, а амилоидные бляшки — серыми. Очень сложно распознать бляшки на фоне», — объясняет директор центра ХЁН Тхэхван. Это происходит потому, что гадолиний — это T1-контрастный агент, а существующие частицы оксида железа относятся к T2-типу.
Ранее команда IBS разработала ультрамалые T1 наночастицы оксида железа (PEG-IONCs), доказала возможность их синтеза в больших количествах и протестировала на мышах. Сейчас исследование шагнуло дальше: «Исследования на мышах нельзя напрямую переносить на людей, поэтому мы хотели проверить работу наночастиц на крупных животных: собаках, кроликах и обезьянах. В конечном счёте, наша цель — понять, могут ли они стать новым диагностическим инструментом для человека», — комментирует Хён.
Для тестирования применимости PEG-IONCs команда провела МРТ и МРА на кроликах, собаках породы бигль и макаках.
Благодаря малому диаметру и безопасному покрытию, PEG-IONCs обладают рядом преимуществ. Их гидродинамический диаметр (~12 нм) намного меньше и однороднее, чем у коммерческих наночастиц оксида железа. Для синтеза использовались безопасные компоненты: олеиновая кислота, олеиловый спирт и полиэтиленгликоль (PEG), часто применяемые в фармацевтике. Исследования на макаках показали высокую биосовместимость. В отличие от доступных клинических агентов на основе оксида железа (ферумоксид, ферумохтран), которые требуют медленного вливания для минимизации побочных эффектов, PEG-IONCs вводились без проблем, как и гадолиний.
После успешного использования в статической МРА учёные провели более сложную динамическую визуализацию для изучения сосудистых паттернов кровотока при церебральной ишемии (причине инсульта) у собак и обезьян. Раннее обнаружение ишемии с помощью контрастных агентов критически важно для выживания пациентов. В эксперименте снимки делались каждые 1,5 секунды после инъекции для наблюдения за перфузией крови в мозге. Была обнаружена окклюзия средней мозговой артерии.
Хотя требуются дальнейшие доклинические исследования, текущие пилотные исследования на приматах ясно демонстрируют большой потенциал PEG-IONCs в качестве контрастного агента T1 для МРТ следующего поколения.