Tidig upptäckt av tumörer är extremt viktigt vid behandling av cancer. En ny teknik utvecklad av forskare vid University of California, Davis erbjuder ett betydande framsteg i att använda magnetisk resonansavbildning för att plocka ut även mycket små tumörer från normal vävnad. Verket publiceras den 25 maj i tidskriften Naturnanoteknik .

Kemiska sonder som producerar en signal om magnetisk resonansavbildning (MRI) kan användas för att rikta in och avbilda tumörer. Den nya forskningen bygger på ett fenomen som kallas magnetisk resonansinställning som sker mellan två magnetiska element i nanoskala. Man agerar för att förstärka signalen, och den andra släcker den. Tidigare studier har visat att släckningen beror på avståndet mellan de magnetiska elementen. Detta öppnar nya möjligheter för icke-invasiv och känslig undersökning av en mängd olika biologiska processer med MR.

UC Davis -teamet skapade en sond som genererar två magnetiska resonanssignaler som undertrycker varandra tills de når målet, vid vilken tidpunkt de båda ökar kontrasten mellan tumören och omgivande vävnad. De kallar detta tvåvägs magnetisk resonansinställning (TMRET).

Kombinerat med specialutvecklad programvara för bildanalys, den dubbla signalen gjorde det möjligt för forskare att välja hjärntumörer i en musmodell med kraftigt ökad känslighet.

"Det är ett betydande framsteg, "sade författaren Yuanpei Li, Docent i biokemi och molekylär medicin vid UC Davis School of Medicine and Comprehensive Cancer Center. "Detta kan hjälpa till att upptäcka mycket små tidiga tumörer."

Två magnetiska komponenter

Sonden som utvecklats av UC Davis -teamet innehåller två komponenter:nanopartiklar av superparamagnetisk järnoxid (SPIO), och feoforbid a-paramagnetisk mangan (P-Mn), förpackade tillsammans i ett lipidhölje. SPIO och P-Mn ger båda starka, separata signaler på MR, men så länge de är fysiskt nära varandra tenderar dessa signaler att avbryta varandra, eller släcka. När partiklarna kommer in i tumörvävnad, fetthöljet går sönder, SPIO och P-Mn separerade, och båda signalerna visas.

Li:s laboratorium fokuserar på kemi hos MR -prober och utvecklade en metod för att bearbeta data och rekonstruera bilder, som de kallar dubbelkontrast förbättrad subtraktionsbildning eller DESI. Men för expertis i de fysiska mekanismerna, de nådde ut till professorerna Kai Liu och Nicholas Curro vid UC Davis Department of Physics (Liu är nu vid Georgetown University). Fysikerna hjälpte till att belysa mekanismen för TMRET -metoden och förfina tekniken.

Forskarna testade metoden i kulturer av hjärn- och prostatacancerceller och hos möss. För de flesta MR -sonder, signalen från tumören är upp till dubbelt så stark som från normal vävnad - ett "tumör till normalt förhållande" på 2 eller mindre. Med den nya dubbla kontrasten nanoprobe, Li och kollegor kan få ett tumör-till-normalt-förhållande så högt som 10.

Li sa att laget är intresserat av att översätta forskningen till klinisk användning, även om det kommer att kräva omfattande arbete, inklusive toxikologiska tester och skala upp produktionen innan de kan ansöka om godkännande av ett nytt läkemedel.