Основываясь на его получившей Нобелевскую премию работе по созданию флуоресцентных белков, которые освещают внутреннюю работу клеток, группа исследователей во главе с исследователем из Медицинского института Говарда Хьюза Роджером Циеном, доктором философии, профессором фармакологии, химии и биохимии Калифорнийского университета в Сан-Франциско Диего и онкологический центр Университета Калифорнии в университете Мура разработали биологические зонды, которые могут прилипать к опухолям у мышей и зажигать их. Ученые смогли обнаружить и удалить больше раковой ткани у мышей, которым вводили флуоресцентные зонды, чем у мышей без флуоресцентных зондов, что увеличило выживаемость в пять раз.
Результаты, опубликованные в Интернете за неделю с 15 февраля в раннем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, являются последними шагами в исследовании, направленным на то, чтобы помочь хирургам увидеть контуры раковых опухолей в режиме реального времени, и обещают открыть новые двери. использовать молекулярные инструменты в операционной.
"Разработка биологических зондов, которые могут направлять хирургов, вместо того, чтобы зависеть только от ощущений и обычного «белого света», может предоставить инструменты для навигации по телу на молекулярном уровне," сказал первый автор Куен Нгуен, доктор медицинских наук, доцент кафедры хирургии Калифорнийского университета, медицинская школа Сан-Диего.
Хирурги часто полагаются на осязание, внешний вид и опыт, чтобы определить, полностью ли они удалили опухоль, сохранив при этом здоровые ткани. Пока пациент лежит на операционном столе под анестезией, патологоанатомы быстро исследуют образцы тканей, а оставшаяся опухолевая ткань иногда пропускается, что означает дальнейшую операцию или большую вероятность рецидива опухоли. Циен, Нгуен и его коллеги использовали синтетические молекулы, называемые активируемыми проникающими в клетки пептидами (ACPP), и микроскопические наночастицы для разработки зондов, несущих флуоресцентные и магнитные метки. Эти метки делают опухоли видимыми для МРТ и позволяют опухолям "светиться" на операционном столе. Команда хотела посмотреть, могут ли зонды помочь хирургам увидеть большую часть опухоли, особенно ее края.
В серии исследований, проводимых в основном на мышах с имплантированными опухолями человека, исследователи показали, что если опухоли распространились на окружающие ткани, зонды с наночастицами ACCP позволяли им визуализировать области опухолей, которые они обычно не видели – либо потому, что ткань была погребена под другой тканью, или опухоль просто было трудно отличить от нормальной ткани.
Используя метод под названием ПЦР (полимеразная цепная реакция) для измерения ДНК опухоли, они обнаружили, что в среднем на 90 процентов меньше раковых клеток остается после операции по удалению опухоли у мышей с использованием молекулярного контроля на основе зонда по сравнению с операцией без нее – 10 -кратное сокращение. Они также обнаружили, что флуоресцентно меченые зонды попадают в цель в 93 процентах случаев, что позволяет исследователям "видеть" осталось над опухолевой тканью.
По словам ученых, потребовалась всего одна инъекция зонда на основе наночастиц, содержащего флуоресцентные и магнитные метки, чтобы использовать МРТ для исследования всей мышиной модели на предмет опухолей до и после операции, в дополнение к руководству в реальном времени в операция.
Нгуен сказал, что в будущем могут быть добавлены дополнительные теги, и, в конечном итоге, коктейль из персонализированных датчиков может быть разработан для отдельных типов рака. Если зонды на основе наночастиц успешно обнаруживают опухолевые клетки у людей, исследователи предполагают использовать их в конечном итоге для доставки химиотерапевтических препаратов, чтобы уничтожить оставшийся рак.
Цзянь и Нгуен видят много преимуществ в хирургии рака под молекулярным контролем. Зонды могут быть полезны для определения стадии рака, особенно рака простаты, и могут использоваться при различных типах опухолей. Кроме того, такие биологические зонды можно использовать в лапароскопической и роботизированной хирургии, когда хирурги не могут почувствовать опухоль и больше полагаются на зрение. Если хирурги могут полностью удалить рак, это может означать, что пациент может быть вылечен быстро и с относительно низкими затратами по сравнению с длительной химиотерапией.