Probe muliggør tumorundersøgelse ved hjælp af komplementære billeddannelsesteknikker

Et organisk farvestof, der kan oplyse kræftceller til to kraftfulde billeddannelsesteknikker, der giver komplementær diagnostisk information, er blevet udviklet og med succes testet i mus af A*STAR-forskere.

Billeddannelse af tumorer er af afgørende betydning for kræftforskning, men hver billeddannelsesteknik har sine egne begrænsninger for at studere kræft i levende organismer. For at overvinde begrænsningerne ved individuelle teknikker, forskere anvender typisk en kombination af forskellige billeddannelsesmetoder - en praksis kendt som multimodal billeddannelse. På denne måde de kan få supplerende information og dermed et mere komplet billede af kræft.

To meget effektive metoder til billeddannelse af tumorer er fotoakustisk billeddannelse og overfladeforstærket Raman-spredning (SERS). Fotoakustisk billeddannelse kan afbilde dybt væv med en god opløsning, hvorimod SERS detekterer minimale mængder af et målmolekyle. For samtidig at bruge både fotoakustisk billedbehandling og SERS, en sonde skal producere signaler for begge billeddannelsesmodaliteter.

Ved multimodal billeddannelse, forskere kombinerer typisk prober for hver billeddannelsesmodalitet til en enkelt to-molekyle probe. Imidlertid, teamene af Malini Olivo ved A*STAR Singapore Bioimaging Consortium og Bin Liu ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, sammen med den oversøiske samarbejdspartner Ben Zhong Tang fra Hong Kong University of Science and Technology, brugte en anden tilgang - de udviklede enkeltmolekyle-prober, der kan bruges til både fotoakustisk billeddannelse og SERS. Sonderne er baseret på organiske cyaninfarvestoffer, der absorberer nær-infrarødt lys, som har den fordel at kunne trænge dybt ind i væv, gør det muligt at afbilde tumorer dybt inde i kroppen.

Når holdet havde bekræftet, at proberne fungerede for begge billeddannelsesmodaliteter, de optimerede probernes ydeevne ved at tilføje guldnanopartikler til dem for at forstærke SERS-signalet og ved at indkapsle dem i polymeren polyethylenglycol for at stabilisere deres strukturer.

Forskerne indsatte derefter disse optimerede prober i levende mus. Ved at funktionalisere proberne med et antistof, der genkender et tumorcelleoverfladeprotein, de var i stand til at bruge dem til at målrette tumorer. Forskerne fandt ud af, at i fotoakustisk billeddannelse, de tumormålrettede prober producerede signaler, der var omtrent tre gange stærkere end dem fra umodificerede prober. Bruger SERS, holdet var også i stand til at overvåge koncentrationerne af proberne i tumoren, milt og lever i realtid med en høj grad af følsomhed.

U. S. Dinish, en senior videnskabsmand i Olivos gruppe, minder om holdets "overraskelse over nanokonstruktionens følsomhed og potentiale." Han forventer, at sonden kan bruges til at guide kirurgisk fjernelse af tumorer.