Автор AZoNano 12 марта 2021 года

Новые нанозонды, которые недавно были разработаны Имперским колледжем Лондона (ICL) и протестированы на рыбках данио, могут помочь более точно идентифицировать рак и могут помочь в диагностике и лечении в ближайшие дни.

Чтобы четко визуализировать опухоли в организме для диагностики рака, врачи могут использовать миниатюрные оптические зонды (нанозонды), которые подсвечиваются при связывании с опухолью. Такие нанозонды позволяют врачам определять размер, форму и расположение опухолей в организме.

Большинство нанозондов являются флуоресцентными, что означает, что они поглощают свет определенного цвета, например синий, а затем излучают фоновый свет другого цвета, например зеленого.

Но поскольку проблемы в человеческом теле могут также производить свет, может быть трудно отличить свет нанозонда от фонового света, и это может привести к неправильной интерпретации.

Ученые из Имперского колледжа Лондона разработали новые нанозонды, названные биогармонофорами, для решения этой проблемы. Запатентованные в Колледже Империал Лондона, нанозонды излучают свет с помощью новой технологии свечения, называемой генерацией второй гармоники (ГВГ).

Команда проверила нанозонды на эмбрионах рыбок данио и обнаружила, что биогармонофоры, которые были изменены для нацеливания на опухолевые клетки, выделяют опухоли более ярко и в течение более длительного времени по сравнению с флуоресцентными нанозондами.

Свет, излучаемый этими биогармонофорами, можно легко обнаружить и дифференцировать по ткани, которая обычно излучает свет, и биогармонофоры также точно прикрепляются к раковым клеткам, а не к здоровым клеткам, что делает их более точными при обнаружении краев опухолей. .

Биогармонофоры могут быть более эффективным способом обнаружения опухолей, чем это доступно в настоящее время. Они уникально сочетают в себе функции, которые могут быть полезны для диагностики рака и лечения в клинической практике и могут в конечном итоге улучшить результаты лечения пациентов после дальнейших исследований .

Д-р Периклис Пантазис, ведущий научный сотрудник, Департамент биоинженерии, Имперский колледж Лондона

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano .

Поскольку биогармонофоры состоят из пептидов, они являются биоразлагаемыми и биосовместимыми.

Пептиды – это те же ингредиенты белков, которые содержатся в организме. Они естественным образом метаболизируются в организме менее чем за 48 часов и, следовательно, вряд ли представляют угрозу для здоровья в долгосрочной перспективе.

Команда первоначально вводила эмбрионам рыбок данио злокачественные раковые клетки, чтобы проанализировать точное обнаружение опухолей. Этот процесс позволил опухолевым клеткам бесконтрольно размножаться.

Через 24 часа они снова ввели биогармонофоры, которые были изменены для целевых молекул пептида p ³² особенно обнаруживаемых в раковых клетках.

Впоследствии исследователи использовали методы визуализации в Imperial's Facility для визуализации с помощью световой микроскопии, чтобы изучить, насколько хорошо измененные биогармонофоры способны обнаруживать опухоли.

Команда обнаружила, что биогармонофоры обладают отличной чувствительностью обнаружения, что означает, что они связаны с определенными опухолевыми клетками, а не со здоровыми. Нанозонды с активированной флуоресценцией, вероятно, будут связываться менее специфично, что означает, что они могут искажать здоровые клетки как раковые или наоборот.

Исследователи также обнаружили, что в отличие от флуоресценции, биогармонофоры не «обесцвечивают», что означает, что они не теряют свой потенциал светиться с течением времени.

Кроме того, свет, производимый биогармонофорами, не насыщал, как это происходит с флуоресцентными нанозондами. Другими словами, они становятся ярче, когда освещаются большим количеством света. Таким образом опухоли стали еще более четкими.

Очень важно, чтобы опухолевые нанозонды выделяли клетки специально и четко для диагностики рака. Наше экспериментальное исследование предполагает, что очень яркие биогармонофоры могут стать мощными инструментами в диагностике рака и назначении лечения в ближайшие годы .

Д-р Периклис Пантазис, ведущий научный сотрудник, Департамент биоинженерии, Имперский колледж Лондона

Производство биогармонофоров масштабируемо, воспроизводимо и рентабельно и занимает около двух дней при комнатной температуре. В настоящее время биогармонофоры необходимо протестировать на млекопитающих, чтобы определить, насколько хорошо эти результаты распространяются на рыбок данио.

Команда также изучает способы применения биогармонофоров для проведения хирургических вмешательств во время онкологических операций и то, как эти биогармонофоры могут излучать свет на разных частотах, чтобы помочь уничтожить раковые клетки с высокой точностью.

Исследование финансировалось Королевским обществом, Wellcome Trust, Швейцарским национальным научным фондом, Европейским союзом и Швейцарским национальным центром компетенции в исследованиях.

Ссылка на журнал:

Sonay, A. Y., и др. . (2021) Биоразлагаемые гармонофоры для получения изображений опухоли с высоким разрешением In vivo . САУ Нано. doi.org/10.1021/acsnano.0c10634.

Источник: https://www.imperial.ac.uk/[19459008visible