Инженеры разработали более эффективный контрастный агент для МРТ-обнаружения рака

Новое исследование инженеров Пенсильванского университета показывает способ покрытия железосодержащего контрастного агента, чтобы он взаимодействовал только с кислой средой опухолей, что делает его безопаснее, дешевле и эффективнее существующих альтернатив.

Исследование провели доцент Эндрю Цуркас и аспирант Сэмюэл Х. Крейтон. Оно опубликовано в журнале ACS Nano.

Для улучшения контраста между опухолями и здоровой тканью при МРТ можно применять контрастный агент, например, наночастицы, содержащие оксид железа. Эти недавно одобренные в США для клинического использования частицы покрыты декстраном, что не позволяет им прикрепляться к тканям, но и не даёт возможности их таргетировать.

Инженеры из Пенсильвании использовали эффект Варбурга — особенность метаболизма опухолей. Раковые клетки производят молочную кислоту, а нарушенный кровоток мешает её выведению. В результате микроокружение опухолей почти всегда имеет более низкий pH, чем окружающая здоровая ткань.

Используя гликоль-хитозан — сахарный полимер, реагирующий на кислоты, — инженеры позволили наноносителям оставаться нейтральными рядом со здоровой тканью, но ионизироваться при низком pH. Изменение заряда вблизи кислых опухолей заставляет наноносители притягиваться и удерживаться в этих местах.

Этот подход имеет дополнительное преимущество: чем злокачественнее опухоль, тем более кислой становится её среда. Это делает покрытие гликоль-хитозаном хорошим детектором злокачественности.

"Вы можете взять любую наночастицу и нанести на неё это покрытие, так что это не ограничивается визуализацией", — сказал Цуркас. — "Вы также можете использовать его для доставки лекарств к месту опухоли".

Исследователи надеются, что в течение 7–10 лет наночастицы оксида железа с покрытием из гликоль-хитозана смогут повысить специфичность диагностического скрининга. Например, это улучшит дифференциацию доброкачественных и злокачественных опухолей при МРТ-скрининге рака молочной железы, где сегодня используется гадолиний.