Гепатоцеллюлярная карцинома – наиболее распространенная форма рака, поражающая печень. Во всем мире ежегодно диагностируется более полумиллиона случае этого заболевания, преимущественно в Африке южнее Сахары и в Юго-Восточной Азии. Большинство пациентов умирают в течение шести месяцев.

Большим препятствием в лечении рака печени является отсутствие ранней диагностики. Существующие в настоящее время методы, в том числе УЗИ, КТ и ЯМР сканирование, выявляют опухоли, когда они уже достигают 5 сантиметров в диаметре. К этому времени рак становится особенно агрессивным и резистентным к химиотерапии, и опухоль трудно удалить хирургически.

Исследовательская группа под руководством ученых из Университета Брауна (Brown University) сообщает о некоторых обнадеживающих результатах в области ранней диагностики этого заболевания. В лабораторных тестах ученые использовали наночастицы золота с полимерным покрытием с электрическим зарядом и метод визуализации, основанный на рассеянии рентгеновских лучей. Подход, детально описанный в журнале Американского химического общества (American Chemical Society) Nano Letters, – первый случай использования наночастиц металлов в качестве агентов для усиления сигналов рентгеновского рассеяния для визуализации опухолевых масс.

«То, что мы делаем, это не метод скрининга», – объясняет Кристоф Роуз-Петрук (Christoph Rose-Petruck), профессор химии Университета Брауна, ответственный автор статьи. «Но при обычном обследовании людей с факторами риска, такими как определенные виды гепатитов, мы можем использовать этот метод и увидеть опухоль размером всего несколько миллиметров».

Ученые окружили наночастицы золота размером от 10 до 50 нанометров двумя полиэлектролитными оболочками толщиной 1 нанометр. Покрытия придают наночастицам электрический заряд, который увеличивает шанс на того, что они будут поглощены раковыми клетками. После поглощения присутствие наночастиц золота в злокачественных клетках определяется с помощью рентгеновского рассеяния. В лабораторных тестах нетоксичные наночастицы золота составляли всего 0.0006 процента объема клетки, тем не менее, они имели достаточную критическую массу, чтобы их можно было визуализировать с помощью соответствующего аппаратуры.

Новый метод диагностики может выявлять опухоли печени размером 5 миллиметров. Наночастицы золота с полиэлектролитным покрытием могут сделать небольшие опухоли более видимыми для метода визуализации,
основанного на рентгеновском рассеянии.
(Credit: Rose-Petruck lab, Brown University)

«Мы показали, что, используя даже такое небольшое количество [наночастиц], можно различить эти [опухолевые] клетки», – комментирует работу Роуз-Петрук.

Следующие этапы работы будут касаться клинического использования метода. Уже этим летом ученые планируют связать с наночастицами золота специфические для раковых клеток антитела и испытать их в экспериментах на мышах. Моноклональные антитела, мишенью которых являются поверхностные белки, гиперэкспрессирующиеся на клетках рака печени, разработаны профессором Джеком Вондсом (Jack Wands), директором Научно-исследовательского центра печени Больницы Род-Айленда (Rhode Island Hospital).

Ученые полагают, что визуализация с помощью рентгеновского рассеяния может быть использована для обнаружения комплексов наночастиц и в других органах. Они убеждены, что, если можно найти способ доставить такую наночастицу в тот или иной орган, то можно найти и способ ее визуализации.

Исследование финансируется Национальным институтом здравоохранения (National Institutes of Health) и Министерством энергетики (Department of Energy) США.

Аннотация к статье

Nanomaterials for X-ray Imaging: Gold Nanoparticle Enhancement of X-ray Scatter Imaging of Hepatocellular Carcinoma