Красноярские ученые совместно с коллегами создали инновационный контрастный агент на основе аптамеров для интраоперационной визуализации и точного определения места распространения опухолевых клеток мозга.Эксперименты подтвердили потенциал нового контрастного агента для визуализации глиом. Он обеспечивает контрастность и яркость изображения, позволяя отличить опухолевые ткани от здоровых участков мозга. О результатах исследования, опубликованного в журнале Journal of the American Chemical Society, пишет издание «Городские новости».
Глиома — злокачественная опухоль мозга, которая имеет инфильтративную природу, то есть проникает и распространяется в окружающие здоровые ткани, что затрудняет определение её границ и делает невозможным полное удаление хирургическим путём. Несмотря на это, одним из решающих и важных этапов терапии глиомы остается ее резекция. Чтобы повысить показатели выживаемости пациентов и свести к минимуму рецидив опухоли, крайне важно тщательно удалить все злокачественные клетки, рассеянные в здоровой ткани. В связи с этим точное определение границ опухоли во время операции является ключевым фактором для успешной резекции. Существующие препараты для интраоперационной визуализации и точного определения локализации опухолевых клеток в реальном времени имеют ощутимые недостатки, среди которых ошибочное окрашивание воспаленных или отечных областей, похожих на опухоль, или, наоборот, неточное подсвечивание опухолевых тканей из-за затрудненного доступа к ним.
Чтобы преодолеть вышеупомянутые проблемы, ученые Красноярского научного центра СО РАН и Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого и ООО Аптамерлаб совместно с коллегами из Томска и Владивостока разработали инновационный новый контрастный агент на основе меченных инфракрасным красителем аптамеров для визуализации опухолей головного мозга. Его можно использовать для точного определения места распространения опухолевых клеток. Разработкой заинтересовалась фарм-компания Р-ФАРМ, с которой подписано соглашение о намерениях по продвижению препарата в клиническую практику.
В настоящее время существуют специфические контрастные агенты на основе антител и пептидов для интраоперационной диагностики глиальных опухолей, но они почти недоступны для хирургов, и даже неспецифические красители, такие как аласенс или индоцианин зеленый/, мало используются. Однако антитела обладают рядом несовершенств. Например, их сложно производить, поскольку терапевтические антитела требуют крупномасштабной культуры клеток млекопитающих и последующей строгой очистки в соответствии с надлежащей производственной практикой. Кроме того, антитела, разработанные на животных, должны быть специально подготовлены для введения в организм человека. К тому же они имеют короткий срок хранения, а модифицировать их чрезвычайно сложно. Терапевтические антитела достаточно большие и не проникают глубоко в ткани, известно, что только одно антитело из 100 достигает своей цели в организме, поэтому терапевтические дозы высоки и вызывают множество нежелательных реакций. Тогда ученые предложили альтернативу: заменить антитела искусственными аналогами аптамерами. Аптамеры — это небольшие одноцепочечные молекулы ДНК или РНК, их часто называют «синтетическими антителами». Они обладают высокой специфичностью к целевым клеткам, но, в отличие от антител, аптамеры просты в производстве, химическом синтезе и модификации. К тому же стоимость синтеза аптамеров в 1000 раз ниже, чем получение антител, а сами молекулы малоиммуногенны, малотоксичны и обладают небольшим размером, что обеспечивает лучшее проникновение в ткани и выведение из организма. А главное их преимущество – адресная доставка.
Красноярские ученые разработали аптамеры, специфичные к глиальным опухолевым клеткам, для нового контрастного агента и с помощью ранее разработанного метода уменьшили их размер с 60 до 47 нуклеотидов. Это позволит улучшить связывание молекулы с опухолевой клеткой-мишенью и уменьшить дальнейшую стоимость синтеза полученных аптамеров.
Для получения нового контрастного агента ученые оптимизировали их формулу разработанных аптамеров для большей специфичности и снабдили их инфракрасной меткой. Такой агент получил название IR-Glint. Он должен «прикрепляться» к клеткам опухоли мозга и подсвечивать их, обнаруживая границы опухоли.
Эксперименты, проведенные на лабораторных животных, подтвердили потенциал нового контрастного агента для визуализации глиом. Результаты показали высокую степень связывания агента с глиальными опухолевыми клетками и низкую – со здоровыми клетками. Высокая избирательность к опухолевым тканям и отсутствие фоновой флуоресценции обеспечивают контрастность и яркость изображения, что позволяет отличить опухолевые ткани от здоровых участков мозга. При этом препарат не оказывает острого токсического воздействия на организм мыши и может упростить процедуру резекции опухоли для хирурга.
Весомым преимуществом разработанной системы является вариативность его применения. Агент может использоваться как для внутривенного, так и для поверхностного внутричерепного применения, обеспечивая четкую визуализацию опухоли. При этом поверхностное применение непосредственно во время операции снижает требуемую дозировку лекарства, что смягчает потенциальное побочное воздействие на пациента и снижает затраты на производство. Препарат полностью выводится из организма в течение 24 часов.
В исследовании также принимали участие специалисты из ООО Аптамеролаб в рамках гранта «Сколоково», Дальневосточного федерального университета, ФГБУ "Федеральный Сибирский научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства», Томского государственного университета и Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского. Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».