В настоящее время в мире смертность от онкологических заболеваний занимает второе место (на первом – заболевания сердечно-сосудистой системы). Неудивительно, что изучением злокачественных опухолей заняты тысячи лучших умов человечества.
Одна из важных задач, которая встает перед исследователями – визуализация опухоли. Конечно, наиболее надежный метод – прямой, когда ткань извлекают из подопытного животного и подвергают гистологическому изучению ex vivo. Однако недостатки такого подхода очевидны: и опухоль, и животное после подобного вмешательства потеряны безвозвратно; к тому же, нельзя проследить, что происходит с раковыми клетками в разные моменты времени. Поэтому ученых весьма интересуют методы прижизненной визуализации раковых опухолей in vivo.
Одним из хороших методов неинвазивной визуализации органов и тканей является фотоакустическая томография. К сожалению, раковая опухоль (особенно на ранних стадиях) не является достаточно фотоакустически контрастной, но к счастью, она с удовольствием накапливает контрастирующие агенты, введенные извне (путем внутривенной инъекции).
Группа ученых из Калифорнии, США, предложила использовать в качестве контрастирующих агентов для визуализации опухолей одностенные углеродные нанотрубки (SWNT). Авторы использовали нанотрубки длиной 50-300 нм и 1-2 нм в диаметре. Чтобы обеспечить накопление нанотрубок именно в злокачественных опухолях, к ним был пришит циклический трипептид RGD, состоящий из остатков аргинина (R по однобуквенному обозначению аминокислот), глицина (G) и аспарагиновой кислоты (D) (рисунок 1). Такие нанотрубки (SWNT-RGD) связываются с интегринами avb3 – белками, сверхэкспрессированными в сосудах, проходящих сквозь опухоль.
Эксперименты проводили на самках мышей 6-8-недельного возраста, на задней правой конечности которых специально выращивали раковую опухоль. Когда та подрастала до размеров около 100 мм3, мышке делали инъекцию суспензии нанотрубок в хвостовую вену. На рисунке 2 видно, что SWNT-RGD накапливаются в опухоли с большей эффективностью, чем такие же нанотрубки, но без RGD. Затем опухоли были извлечены из мышей, и накопление в них нанотрубок подтверждено независимым методом – рамановской микроскопией.
Исследователи также сравнили эффективность накопления в опухолях SWNT-RGD и квантовых точек, тоже конъюгированных с RGD (рисунок 3). Видно, что QD-RGD накапливаются не только в опухоли, но и неспецифично в других частях мышиного организма. Кроме того, при оптической визуализации с помощью квантовых точек изображение получается размытым, а интенсивность сигнала экспоненциально убывает с увеличением глубины. Фотоакустические методы визуализации опухолей лишены этих недостатков и позволяют подробно рассмотреть тонкие сечения интересующих исследователя областей. А использование SWNT-RGD в качестве контрастирующего агента делает этот метод удобным для отслеживания различных изменений в опухоли in vivo.
Работа «Carbon nanotubes as photoacoustic molecular imaging agents in living mice» опубликована в Nature Nanotechnology.
Одна из важных задач, которая встает перед исследователями – визуализация опухоли. Конечно, наиболее надежный метод – прямой, когда ткань извлекают из подопытного животного и подвергают гистологическому изучению ex vivo. Однако недостатки такого подхода очевидны: и опухоль, и животное после подобного вмешательства потеряны безвозвратно; к тому же, нельзя проследить, что происходит с раковыми клетками в разные моменты времени. Поэтому ученых весьма интересуют методы прижизненной визуализации раковых опухолей in vivo.
Одним из хороших методов неинвазивной визуализации органов и тканей является фотоакустическая томография. К сожалению, раковая опухоль (особенно на ранних стадиях) не является достаточно фотоакустически контрастной, но к счастью, она с удовольствием накапливает контрастирующие агенты, введенные извне (путем внутривенной инъекции).
Группа ученых из Калифорнии, США, предложила использовать в качестве контрастирующих агентов для визуализации опухолей одностенные углеродные нанотрубки (SWNT). Авторы использовали нанотрубки длиной 50-300 нм и 1-2 нм в диаметре. Чтобы обеспечить накопление нанотрубок именно в злокачественных опухолях, к ним был пришит циклический трипептид RGD, состоящий из остатков аргинина (R по однобуквенному обозначению аминокислот), глицина (G) и аспарагиновой кислоты (D) (рисунок 1). Такие нанотрубки (SWNT-RGD) связываются с интегринами avb3 – белками, сверхэкспрессированными в сосудах, проходящих сквозь опухоль.
Эксперименты проводили на самках мышей 6-8-недельного возраста, на задней правой конечности которых специально выращивали раковую опухоль. Когда та подрастала до размеров около 100 мм3, мышке делали инъекцию суспензии нанотрубок в хвостовую вену. На рисунке 2 видно, что SWNT-RGD накапливаются в опухоли с большей эффективностью, чем такие же нанотрубки, но без RGD. Затем опухоли были извлечены из мышей, и накопление в них нанотрубок подтверждено независимым методом – рамановской микроскопией.
Исследователи также сравнили эффективность накопления в опухолях SWNT-RGD и квантовых точек, тоже конъюгированных с RGD (рисунок 3). Видно, что QD-RGD накапливаются не только в опухоли, но и неспецифично в других частях мышиного организма. Кроме того, при оптической визуализации с помощью квантовых точек изображение получается размытым, а интенсивность сигнала экспоненциально убывает с увеличением глубины. Фотоакустические методы визуализации опухолей лишены этих недостатков и позволяют подробно рассмотреть тонкие сечения интересующих исследователя областей. А использование SWNT-RGD в качестве контрастирующего агента делает этот метод удобным для отслеживания различных изменений в опухоли in vivo.
Работа «Carbon nanotubes as photoacoustic molecular imaging agents in living mice» опубликована в Nature Nanotechnology.
