29 мая 2024, среда, 21:02
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Фосфорная кислота для ранней диагностики рака

Иллюстрация схемы переноса гиперполяризации на фосфорсодержащую часть молекулы
Иллюстрация схемы переноса гиперполяризации на фосфорсодержащую часть молекулы
Валентин Новиков

Ученые предложили новый подход для выявления злокачественного перерождения клеток с помощью магнитно-резонансной томографии. Суть метода заключается в обнаружении «усиленных» соединений фосфора, которые при введении в организм накапливаются в слишком активных раковых клетках. В будущем это удешевит раннюю диагностику целого ряда заболеваний, для которых характерно нарушение обмена фосфора, в том числе онкологических. Об исследовании сообщила пресс-служба Российского научного фонда.

Магнитно-резонансная томография основана на том, что ядра некоторых атомов обладают магнитными свойствами (имеют ненулевой спин) и под действием внешнего магнитного поля могут переходить между двумя неэквивалентными состояниями — это и улавливает прибор. Чем больше разница между количеством ядер в двух разных спиновых состояниях, тем больше энергии будет поглощаться, и это быстрее можно заметить. Но обычно эта разница очень мала и составляет сотые доли процента. В последнее время появились подходы, направленные на создание гиперполяризации — повышенной в сотни и тысячи раз разницы между количеством ядер в двух спиновых состояниях.

Чаще всего в качестве источника сигнала в МРТ выступают атомы водорода в составе обычной воды — в разных тканях нашего тела ее содержание различно, поэтому у каждого органа будет свой уровень сигнала. Опухоли на поздних стадиях легко обнаружить на фоне окружающих здоровых тканей, но в самом начале заболевания они слишком малы, чтобы их заметить.

Другой подход — следить не за количеством воды в клетках, а за концентрацией других соединений. Например, в раковых клетках сильно повышен уровень нескольких соединений фосфора — холина и его производных. Измерение их концентраций при помощи МРТ может позволить определить перерождение клеток в опухолевые даже на ранних стадиях. Тем не менее стандартное оборудование для МРТ не дает измерить концентрацию таких веществ в клетках, ведь она слишком мала.

Как установили сотрудники из Московского физико-технического института (Долгопрудный), Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова Российской академии наук (Москва) и Международного томографического центра Сибирского отделения Российской академии наук (Новосибирск), чувствительность магнитно-резонансной спектроскопии для соединений фосфора можно повысить с помощью параводорода. Обычный водород состоит из смеси двух спиновых изомеров с идентичными химическими свойствами. Они различаются только магнитными свойствами: в ортоводороде спиновые магнитные моменты имеют одно направление, а в параводороде — два противоположных. Если газ охладить до низких температур в присутствии катализатора, можно получить практически чистый параводород. Само по себе это вещество не дает сигнала в магнитно-резонансной спектроскопии, но если он присоединяется к какому-либо другому соединению, уровень его сигнала возрастает в сотни и даже тысячи раз за счет эффекта гиперполяризации.

Ученые решили присоединить параводород к производному фосфорной кислоты, а затем перенести гиперполяризацию на фосфорсодержащую часть молекулы. После этого они хотели в результате взаимодействия с водой (гидролиза) отщепить чистый гиперполяризованный фосфат — остаток фосфорной кислоты, которой очень много во всех клетках нашего организма.

«Если такой раствор ввести в кровь непосредственно перед томографией, то можно будет увидеть многократно усиленные сигналы не только этого соединения, но и всех соединений фосфора, в которые он превратится в течение нескольких минут. Например, его аномально высокая концентрация в тканях может говорить о возможной патологии. В результате этот подход позволит снизить стоимость МРТ-диагностики», — рассказал один из соавторов статьи, заведующий кафедрой химической физики функциональных материалов МФТИ Валентин Новиков.

Как отмечают исследователи, предложенный подход достаточно дешев: обычно для получения таких гиперполяризованных молекул используют очень дорогие приборы, которые находятся в исследовательских лабораториях, а не больницах. В перспективе для разработанного метода достаточно будет баллона с водородом и простой установки. Сейчас осталось проработать последнюю стадию реакции — отщепление неорганического фосфата, который и нужно вводить в организм. Пока что этот процесс протекает настолько медленно, что вся полученная гиперполяризация за это время исчезает.

Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликовал International Journal of Molecular Sciences.

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.