Наночастицы точно находят опухоли мозга и повышают точность их хирургического удаления
Ученые из Медицинской школы Стэнфордского университета использовали крошечные частицы, которые можно визуализировать тремя разными способами одновременно, для удаления опухолей мозга у мышей с беспрецедентной точностью.
В исследовании, опубликованном 15 апреля в Nature Medicine, группа под руководством профессора радиологии Сэма Гамбира показала, что разработанные в их лаборатории наночастицы находят и подсвечивают опухоли мозга, точно определяя их границы и значительно облегчая полное удаление.
Проблема хирургии глиобластомы
- Ежегодно в США диагностируется около 3000 случаев глиобластомы — самой агрессивной формы опухоли мозга.
- Прогноз неблагоприятный: медиана выживаемости без лечения составляет три месяца, а хирургическое удаление продлевает ее менее чем на год.
- Основная сложность — невозможность удалить всю опухоль, не задев здоровый мозг, из-за инфильтративного роста с "пальцевидными" проекциями и микрометастазами.
Решение: мультимодальные наночастицы
Инженерные наночастицы представляют собой крошечные золотые сферы диаметром менее 5 миллионных дюйма, покрытые контрастными агентами. После внутривенного введения они накапливаются в опухоли благодаря "дырявым" сосудам.
Частицы обеспечивают визуализацию тремя методами:
- Магнитно-резонансная томография (МРТ): Покрытие из гадолиния дает четкое предоперационное изображение формы и расположения опухоли.
- Фотоакустическая визуализация: Золотые ядра поглощают световые импульсы, генерируя ультразвуковые сигналы. Это позволяет в реальном времени видеть границы опухоли во время операции для удаления ее основной массы.
- Рамановская визуализация: Специальное покрытие частиц создает слабый световой сигнал с уникальным спектром, который усиливается золотым ядром. Этот высокочувствительный метод обнаруживает только частицы в опухолевой ткани.
Результаты на моделях мышей
Исследование на мышах с имплантированными человеческими клетками глиобластомы показало:
- МРТ и фотоакустическая визуализация эффективно направляли удаление основной опухоли.
- Рамановская микроскопия оказалась решающей для послеоперационного этапа: она с высокой точностью выявляла невидимые глазом остаточные микрометастазы и инфильтративные выросты в прилегающей здоровой ткани, что позволило удалить и их.
Перспективы
По словам Сэма Гамбира, этот подход позволяет:
- Определить распространенность опухоли до операции.
- Управлять удалением с молекулярной точностью во время нее.
- Немедленно обнаруживать и удалять остаточные опухолевые клетки после основной резекции.
Также существует потенциал для использования фотоакустического нагрева частиц для селективного уничтожения опухолей, а сама методика может быть применена и к другим типам опухолей.