Probe muliggør undersøgelse af tumorer 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 testet med succes i mus af A*STAR -forskere.

Billedtumorer er afgørende for kræftforskning, men hver billedteknik 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 komplementær information og dermed et mere komplet billede af kræft.

To meget effektive metoder til billeddannelse af tumorer er fotoakustisk billeddannelse og overfladeforbedret Raman-spredning (SERS). Fotoakustisk billeddannelse kan forestille dybt væv med en god opløsning, der henviser til, at SERS detekterer små mængder af et målmolekyle. For samtidig at bruge både fotoakustisk billeddannelse og SERS, en sonde skal producere signaler for begge billeddannelsesmetoder.

Ved multimodal billeddannelse, forskere kombinerer typisk sonder for hver billeddannelsesmodalitet til en enkelt sonde med to molekyler. Imidlertid, teams af Malini Olivo ved A*STAR Singapore Bioimaging Consortium og Bin Liu ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, sammen med oversøiske samarbejdspartner Ben Zhong Tang fra Hong Kong University of Science and Technology, vedtog en anden tilgang-de udviklede enkeltmolekylære prober, der kan bruges til både fotoakustisk billeddannelse og SERS. Proberne 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 teamet havde bekræftet, at sonderne fungerede for begge billeddannelsesmetoder, 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 sonder 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 tumor-målrettede sonder frembragte signaler, der var omtrent tre gange stærkere end dem for umodificerede sonder. Ved hjælp af SERS, holdet var også i stand til at overvåge koncentrationerne af sonderne i tumoren, milt og lever i realtid med en høj grad af følsomhed.

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