Ny dobbeltkontrastteknik opfanger små tumorer på MR

Tidlig påvisning af tumorer er ekstremt vigtig i behandlingen af ​​kræft. En ny teknik udviklet af forskere ved University of California, Davis tilbyder et betydeligt fremskridt med at bruge magnetisk resonansbilleddannelse til at udvælge selv meget små tumorer fra normalt væv. Værket er publiceret 25. maj i tidsskriftet Natur nanoteknologi .

Kemiske prober, der producerer et signal på magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), kan bruges til at målrette og afbilde tumorer. Den nye forskning er baseret på et fænomen kaldet magnetisk resonanstuning, der opstår mellem to magnetiske elementer i nanoskala. Man handler for at forstærke signalet, og den anden slukker den. Tidligere undersøgelser har vist, at quenching afhænger af afstanden mellem de magnetiske elementer. Dette åbner nye muligheder for ikke-invasiv og følsom undersøgelse af en række biologiske processer ved hjælp af MR.

UC Davis-teamet skabte en sonde, der genererer to magnetiske resonanssignaler, der undertrykker hinanden, indtil de når målet, på hvilket tidspunkt de begge øger kontrasten mellem tumoren og det omgivende væv. De kalder dette to-vejs magnetisk resonanstuning (TMRET).

Kombineret med specialudviklet billedanalysesoftware, det dobbelte signal gjorde det muligt for forskere at udvælge hjernetumorer i en musemodel med stærkt øget følsomhed.

"Det er et markant fremskridt, " sagde seniorforfatter Yuanpei Li, Lektor i biokemi og molekylær medicin ved UC Davis School of Medicine and Comprehensive Cancer Center. "Dette kunne hjælpe med at opdage meget små tumorer i tidligt stadium."

To magnetiske komponenter

Sonden udviklet af UC Davis-teamet indeholder to komponenter:nanopartikler af superparamagnetisk jernoxid (SPIO), og pheophorbid a-paramagnetisk mangan (P-Mn), pakket sammen i en lipidkonvolut. SPIO og P-Mn giver begge stærke, separate signaler på MR, men så længe de er fysisk tæt på hinanden, har disse signaler en tendens til at ophæve hinanden, eller slukke. Når partiklerne trænger ind i tumorvæv, den fede kuvert nedbrydes, SPIO og P-Mn adskilles, og begge signaler vises.

Li's laboratorium fokuserer på kemien af ​​MR-prober og udviklede en metode til at behandle dataene og rekonstruere billeder, som de kalder double-contrast enhanced subtraktion imaging eller DESI. Men for ekspertise i de fysiske mekanismer, de nåede ud til professorerne Kai Liu og Nicholas Curro ved UC Davis Department of Physics (Liu er nu på Georgetown University). Fysikerne hjalp med at belyse mekanismen i TMRET-metoden og forfine teknikken.

Forskerne testede metoden i kulturer af hjerne- og prostatacancerceller og i mus. For de fleste MR-sonder, signalet fra tumoren er op til dobbelt så stærkt som fra normalt væv – et "tumor til normalt forhold" på 2 eller mindre. Ved at bruge den nye dual-contrast nanoprobe, Li og kolleger kunne få et tumor-til-normalt forhold så højt som 10.

Li sagde, at holdet er interesseret i at omsætte forskningen til klinisk brug, selvom det vil kræve omfattende arbejde, herunder toksikologisk testning og opskalering af produktionen, før de kan ansøge om godkendelse af nye lægemidler.