Ученые медицинского факультета Стэнфордского университета создали наночастицы, которые размещаются в клетках опухоли головного мозга и подсвечивают их. Таким образом, границы опухоли отмечаются с невиданной ранее точностью, что позволяет извлечь опухоль полностью, не задев при этом здоровые ткани.

Это изобретение однажды позволит продлить жизнь пациентам со злокачественными опухолями головного мозга. Ежегодно они диагностируются у сотен тысяч людей. Наиболее распространенный и агрессивный вид опухоли – глиобластома. Без надлежащего лечения больные в основном живут не более трех месяцев; успешное хирургическое вмешательство дает пациенту еще год. Основная опасность опухоли кроется в том, что даже наиболее искусные нейрохирурги не могут убрать ее полностью, не задев здоровую часть мозга.

По словам доктора Сэма Гэмбира, возглавившего группу исследователей, в случае с удалением опухолей мозга хирурги не могут себе позволить «роскоши» вырезать часть здоровой ткани вокруг образования, чтобы убедиться, что оно удалено полностью. Это усложняет удаление глиобластом, которые имеют неплавную, зазубренную кромку. Опухоль проникает в здоровые ткани, следуя по пути кровеносных сосудов и нервов. Дополнительную сложность представляют микрометастазы – крошечные ответвления первичной опухоли.

Созданные в лаборатории наночастицы представляют собой очень маленькие золотые шарики, покрытые реагентом гадолинием. Диаметр каждой частицы в 60 раз меньше диаметра красных кровяных телец. В результате исследования, проведенного в прошлом году, Гэмбир и его группа доказали, что такие частицы нетоксичны. Оседая в клетках опухоли, наночастицы отмечают их – границы опухоли видны при использовании магнитно-резонансной томографии.

Другой используемый метод — фотоакустическая томография. В его рамках световые импульсы поглощаются материалами наподобие золотого ядра наночастицы. В результате последние немного нагреваются и начинают ислучать заметные ультразвуковые сигналы, на основании которых можно воссоздать трехмерную модель опухоли, которая применяется для извлечения основной части образования.

Для полного удаления злокачественного образования нужен третий метод – Раман-спектроскопия. Он использует свойства реагентов, которыми покрыты золотые наночастицы. Частицы излучают почти незаметное количество света, который усиливается золотым ядром. Этот свет можно обнаружить с помощью специальных микроскопов. Ни МРТ, ни фотоакустическая томография не могут предоставить таких точных изображений.

В ходе эксперимента на мышах ученые сначала доказали, что наночастицы оседают только в опухолевых клетках. Затем подопытным животным были имплантированы клетки нескольких видов человеческой глиобластомы. Введя наночастицы через хвост, опухоль четко отметили с помощью всех трех вышеназванных методов.

По словам ученых, теперь с помощью МРТ можно подробно изучить опухоль до операции; метод фотоакустической томографии позволит с молекулярной точностью извлечь основную часть опухоли, а Раман-спектроскопия даст возможность полностью удалить оставшиеся клетки, не задев здоровые ткани.

Результаты исследования опубликованы 15 апреля в издании Nature Medicine.