МОЗГ

Междисциплинарный семинар Руководитель семинара — К.В. Анохин

Рубрики

Семинары




Наночастицы содействуют удалению опухолей мозга



Главная » Исследования мозга » Наночастицы содействуют удалению опухолей мозга

Май 24, 2012

По сообщению «WordScience.org» учёные из «Stanford University School of Medicine» смогли с невероятной точностью удалить опухоль головного мозга у мыши.

4jpg1 Наночастицы содействуют удалению опухолей мозга

Результаты исследования были опубликованы в одном из апрельских номеров «Nature Medicine». Доктор медицинских наук, профессор и заведующий кафедрой радиологии Сэм Гэмбхир (Sam Gambhir) со своими коллегами показал, что крошечные наночастицы, которые разработаны в лаборатории, точно обозначили опухоль головного мозга, чем смогли делимитировать её границы и существенно облегчить процесс её полного удаления.

В США ежегодно у 14000 человек диагностируют рак головного мозга. Примерно 3000 человек из них имеют глиобластому, которая является наиболее агрессивной формой опухоли головного мозга. Для человека с глиобластомой прогноз очень мрачный. В среднем без лечения люди живут 3 месяца. Увеличить продолжительность жизни менее чем на 1 год может хирургическое удаление этой опухоли. Однако главная причина заключается в том, что даже самый высококлассный нейрохирург не может удалить всю опухоль целиком, не затрагивая здоровые ткани мозга. Хирурги при подобных операциях, не могут себе позволить такую роскошь, как удаление большого количества окружающих здоровых тканей мозга, для того чтобы убедиться в отсутствии раковых клеток. Руководитель «Molecular Imaging Program» в Стэнфорде Гэмбхир отметил, что хирурги, насколько это возможно, должны оставлять здоровые участки головного мозга нетронутыми. При глиобластоме, имеющей невероятно грубые края, это действительно очень серьезная проблема. Крошечные пальцевидные проекции при такой опухоли часто проникают в здоровые ткани, направляясь по нервным трактам и кровеносным сосудам. Еще одна проблема порождена микрометастазами: крошечными участками опухоли, вызванными репликацией и миграцией клеток из первичного злокачественного образования. Ближайшие здоровые ткани головного мозга усеиваются микрометастазами. Невооружённым глазом хирурга увидеть их невозможно, и они могут стать причиной новых опухолей.

Хотя сегодня хирургия головного мозга и руководствуется невооружённым глазом специалиста, эту ситуацию могут изменить новые молекулярные методы визуализации. Данное исследование показывает возможности применения высоких технологий наночастиц, способных выделять опухолевые ткани, как до операции головного мозга, так и во время нее. Используемые в исследовании наночастицы - это мизерные золотые шарики, покрытые реагентами. Диаметр каждой наночастицы менее 5 миллионных дюйма, или одной шестидесятой человеческого эритроцита.

Как предполагали ученые, эти частицы, введённые внутривенно, главным образом сосредоточатся на опухолях, а не на здоровых тканях головного мозга. Кровеносные сосуды, которые питают опухоль, «дырявые», поэтому считалось, что шарики будут впитывать кровь из этих судов и укрываться в ближайших поражённых тканях. Увеличение ядер частиц золота, благодаря специальному покрытию, предоставляет затем три разных метода визуализации. Каждый из них уникален и помогает улучшить хирургический результат.

К одному из таких методов относится магнитно-резонансная томография, используемая сегодня довольно часто. Она помогает определять границы опухоли в головном мозге, однако не способна описать её локализацию идеально. Разработанные группой Гэмбхира наночастицы имеют покрытие гадолиния. Это контрастное вещество МРТ позволяет им стабильно ассоциироваться с относительно инертными сферами.

Ко второму методу относится фотоакустическое изображение, в котором импульсы света поглощаются материалами, которые подобны ядрам наночастиц золота. Незначительно нагреваясь, частицы производят ультразвуковые сигналы, из которых можно выявить трёхмерное изображение опухоли. Так как данный метод изображения отличается высокой глубиной проникновения и довольно восприимчив к присутствию золотой частицы, его можно использовать во время операции при удалении основной массы опухоли.

Комбинационное изображение – это третий метод. В нем используется способность отдельных материалов (входят в покрытие золотых сфер) выделять невидимое количество света в подписи изображения, которое состоит из нескольких волн, различных по длине. Поверхность ядра частицы золота усиливает слабые комбинационные сигналы, поэтому они могут быть захвачены особым микроскопом.

Для демонстрации качества своего подхода, учеными впервые с помощью различных методов было показано, что наночастицы имеют направление исключительно на опухолевую ткань. После чего в мозг лабораторных мышей были имплантированы различные типы человеческих клеток глиобластомы. Как только наночастицы ввели в хвостовую вену мышей, исследователи смогли визуализировать все три изображения опухоли, порожденной клетками глиобластомы. Хорошие дооперационные изображения общих форм и расположения опухоли обеспечили просмотры МРТ. А при проведении операции в реальном времени фотоакустические изображения давали идеальную визуализацию границ опухоли, повышая тем самым точность хирурга.

Однако, ни фотоакустические изображения, ни магнитно-резонансная тамография не способны отличить злокачественные ткани от здоровых за достаточно короткое время, чтобы распознать каждую последующую часть опухоли. Решающим в этом случае стал третий метод — комбинационное изображение. Комбинационные сигналы исходили при исследовании только от злокачественной ткани, где имелись наночастицы. В результате, когда большая часть опухоли животного была снята, техника комбинационного изображения, обладающая высокой чувствительностью, была невероятно точна. И в крошечных пальцевидных проекциях опухоли, и в ослабевающих микрометастазах, которые остались, скрываясь в здоровых тканях, а при визуальном осмотре были пропущены. Данная техника позволила в свою очередь иссечь эти опасные участки.

Теперь, сказал Гэмбхир, можно распознавать степень опухоли непосредственно перед ее удалением, с молекулярной точностью ориентируясь во время самой процедуры. А если учитывать специфику наночастиц, и предположить склонность к нагреву на фотоакустической стимуляции, их можно использовать также при выборочном удалении опухоли. Такая точность в конечном итоге может использоваться и при удалении и других видов опухолей.