Ученым удалось улучшить контрастность изображения при неинвазивной визуализации раковых опухолей — Naked Science
8 минут
НИТУ «МИСиС»

Ученым удалось улучшить контрастность изображения при неинвазивной визуализации раковых опухолей

4.5

Исследователи НИТУ «МИСиС» в составе российско-немецкой исследовательской группы предложили новый метод неинвазивной визуализации опухолей с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Исследование показало, что использование производных бактерий рода Quasibacillus thermotolerans в сочетании с железом в качестве контрастного маркера и белком для его доставки в клетки опухоли позволяет получить более контрастное изображение.

Лаборатория Биомедицинские наноматериалы НИТУ МИСиС-5 / ©Пресс-служба НИТУ МИСиС

Работа опубликована в журнале Pharmaceutics. Прогресс в области терапии онкологических заболеваний во многом зависит от понимания биологии опухолей, в частности, механизмов их формирования и развития. В настоящий момент наиболее распространенный метод получения дополнительного контраста при визуализации живых клеток – нанесение меток различными синтетическими агентами.

При этом у любых подобных меток есть существенный недостаток – в процессе естественного деления клеток их концентрация снижается, и после нескольких циклов деления сигнал контрастных агентов слабеет и теряется. Генетически кодируемые репортеры, напротив, делятся и множатся вместе с «дочерними» клетками. Более того, генетически кодируемые контрастные метки «настроены» на обнаружение именно жизнеспособных клеток.

Лаборатория Биомедицинские наноматериалы НИТУ МИСиС-4 / ©Пресс-служба НИТУ МИСиС

Наиболее изученная категория генетически кодируемых маркеров использует оптический сигнал, генерируемый биолюминесцентными или флюоресцентными белками-репортерами. При этом, несмотря на высокую чувствительность оптических методов визуализации при использовании таких маркеров, их применение крайне ограничено интенсивными процессами рассеивания света в живых тканях, которые не позволяют меткам проникнуть достаточно глубоко.

В то же время, метод МРТ основан на использовании магнитного поля, которое обладает большой глубиной проникновения в ткани и при этом позволяет получить изображение с достаточно высоким разрешением. Среди генетически кодируемых меток наиболее изученным контрастирующим агентом для МРТ является белок ферритин, который играет важную роль в накоплении железа в клетках млекопитающих. При этом применение ферритина ограничено его слабым магнитным сигналом и консервативной структурой, которая не позволяет улучшить его контрастные свойства методами биоинженерии.

В ходе исследования ученые НИТУ «МИСиС», Мюнхенского технического университета, Центра Гельмгольца в Мюнхене, РНИМУ имени Н. И. Пирогова и НМИЦ психиатрии и наркологии имени В. П. Сербского впервые продемонстрировали экспрессию генов-репортеров инкапсулинов из бактерий рода Quasibacillus thermotolerans в клетках злокачественной опухоли печени человека.

Лаборатория Биомедицинские наноматериалы НИТУ МИСиС / ©Пресс-служба НИТУ МИСиС

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. В качестве белков, загруженных в оболочку инкапсулинов, были использованы ферроксидаза (фермент, окисляющий железо) из Quasibacillus thermotolerans, а также синтетический флюоресцентный белок mScarlet-I.

«Один из перспективных подходов к визуализации раковых клеток основан на использовании гетерологичной экспрессии бактериальных белков инкапсулинов в клетках млекопитающих. Инкапсулины представляют собой нанооболочки, внутренняя полость которых может содержать белки-карго с флюоресцентными свойствми или же ферменты с ферроксидазной активностью.

Последние ведут к формированию наночастиц оксида железа внутри полости инкапсулинов, которые, таким образом, могут выступать в качестве генетически контролируемых маркеров для мультимодальной детекции клеток. Кроме того, при использовании в качестве генетически кодируемых репортеров, как оболочка инкапсулинов, так и содержащиеся в них белки-карго сохраняют свою целостность даже при делении клеток», – поясняет Максим Абакумов, к.х.н., заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС».

В результате исследования ученые выяснили, что совместная экспрессия инкапсулина, ферроксидазы, а также белка-транспортера железа позволяет получить более контрастное изображение методом МРТ. По словам авторов исследования, системы на основе инкапсулинов могут также использоваться для мультимодальной (МРТ и оптической) визуализации опухолевых клеток.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
14 мая
11 минут
ТюмГУ

Ученые ТюмГУ исследовали становление и развитие городов Сибири, и выяснили, что на их формирование влияли романтические настроения переселенцев.

14 мая
8 минут
Василий Парфенов

Распространяющие фейк-ньюс «фабрики троллей», «боты» и даже вполне приличные маркетинговые агентства в последние годы стали обыденностью. Но служба безопасности Facebook сообщила, что ситуация становится хуже и в области дезинформации в интернете сформировался настоящий рынок, который только растет.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: