Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали новый препарат на основе аптамеров для обнаружения раковых опухолей и их метастазов. Компонент позволяет обнаруживать в организме скопления раковых клеток размером от двух миллиметров и не дает ложноположительных результатов. Это позволит значительно повысить точность диагностики онкологических заболеваний и мониторинга их возобновления. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Therapy — Nucleic Acids. Графическое изображение результатов исследования сибирских ученых было выбрано для обложки декабрьского номера журнала. Кратко об этой работе рассказала группа научных коммуникаций КрНЦ СО РАН.
Распространение раковых клеток через кровь и лимфу начинается на ранних стадиях заболевания. Иногда это происходит даже до того, как первичная опухоль становится достаточно большой для ее визуализации с помощью позитронно-эмиссионной томографии, магнитного резонанса или компьютерной томографии. Традиционные методы определения локализации метастазов в организме недостаточно чувствительны и специфичны, чтобы различать трансформированные ткани небольшого размера. Необходимо создать препарат, способный селективно метить опухолевые очаги даже критически малых размеров, при этом так, чтобы визуализацию можно было бы проводить на имеющихся стандартных сканерах.
Коллектив ученых из Сибири, в состав которого вошли исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», при участии коллег из университета Оттавы (Канада), разработал новый радиофармпрепарат на основе аптамеров для обнаружения и визуализации раковых опухолей и метастазов с использованием позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии. Это значительно повысит точность диагностики и мониторинга развития раковых заболеваний.
В новом методе для обнаружения локализации опухолей и метастазов ученые использовали противораковые ДНК-аптамеры, меченные радиоактивным углеродом. Аптамеры — это синтезированные в лаборатории короткие олигонуклеотидные молекулы, способные связываться с определенными клетками или другими молекулами. Это более дешевая и совершенно нетоксичная альтернатива антителам в качестве средств нацеливания, диагностики и доставки медицинских препаратов. Используемый в качестве метки изотоп углерода — один из самых быстро распадающихя и безопасных радионуклидов и не влияет на химическую структуру и свойства биомолекулы.
Полученная система была протестирована на мышах с асцидной карциномой Эрлиха и ее метастазами. Аптамер с радиоактивной меткой позволил определить первичные и вторичные опухоли размером меньше двух миллиметров, тогда как стандартно использующаяся сейчас радиоактивная глюкоза определяет только семимиллиметровые очаги. Специалисты также отмечают, что такая комбинация компонентов представляет высокоспецифичные и высококонтрастные изображения раковых клеток, не дает ложноположительных результатов и может применяться для адресной доставки лекарств.
«Выявление первичных опухолей и участков метастазирования является важным этапом диагностики рака и мониторинга последующего лечения. Синтез новых радиофармпрепаратов для лечения метастазов рака имеет большое значение, поскольку существующие радионуклиды для визуализации рака не демонстрируют достаточной селективности, накапливаясь в опухолях и тканях с высокой метаболической активностью. Преимуществами аптамеров в качестве радиоактивно меченых зондов для визуализации рака являются специфичность к мишеням и быстрое их выведение из организма без повреждения тканей. Высокая специфичность и сродство к целевому рецептору или клетке, а также небольшой размер аптамеров обеспечивают хорошее проникновение в опухоль и контрастное изображение. Для визуализации мы помечали аптамер радиоактивным изотопом углерода с коротким периодом полураспада. Стандартные радиофармпрепараты имеют предел разрешения восемь квадратных миллиметров. У аптамера с изотопом углерода разрешение было намного выше, менее двух квадратных миллиметров. Мы смогли различить мелкие метастатические поражения по всему телу: в щитовидной железе, желудке, печени, почках, кишечнике, мышцах, легких, сердце, поджелудочной железе и даже в костном мозге ребер. Созданный препарат полностью выводился из организма в течение часа. Исследование острой токсичности показало, что препарат на основе аптамера не токсичен. Следовательно, он открывает новые возможности диагностики рака», — поделилась результатами работы Анна Кичкайло, заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН, руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого.