МРТ позволит заглянуть в метаболизм опухолей

22.05.2017

Опухоли, воспаления и нарушения кровотока изменяют локально нормальный уровень pH в тканях организма. Эти изменения значений рН могут служить индикаторами эффективности лечения рака. Команда из Мюнхенского Технического Университета разработала датчик pH, который визуализирует значения рН, видимые с помощью МРТ сканирования.

Несколько лет назад, в ходе проведения магнитного резонанса с опухолевыми клетками, физик Франц Шиллинг (МТУ) зафиксировал наличие сигналов от молекулы, которая очень чувствительно реагировала на изменения рН. Эта молекула была идентифицирована как зимоновая кислота и в будущем она может сыграть значительную роль в качестве биосенсора уровня pH в медицинской визуализации. Как правило, кислотность в области опухолей выше, чем в здоровых тканях и это обусловлено высоким метаболизмом опухоли . В журнале Nature Communications команда ученых описывает, как можно использовать зимоновую кислоту в качестве биосенсора для определения значений pH в живых организмах .

Для визуализации значений рН с помощью зимоновой кислоты, молекулу вводят в тело, а затем проводят МРТ-исследование ткани объекта. Радиоволны в сильном магнитном поле возбуждают ядерные спины зимоновой кислоты до осцилляции. Затем регистрируются реакции ядер. Расчет частотных спектров проводится с помощью этих данных, что позволяет получить информацию о химических процессах в молекулярном окружении ядер. Таким образом, уровень рН в любом исследованном месте в ткани может быть представлено на основе зависимых от рН молекулярных изменений в зимоновой кислоте. Но недостатком использования этого биосенсора является необходимость проводить исследование быстро. Биосенсор внутривенно вводится в организм, после чего надо сразу проводить МРТ : усиление сигнала гиперполяризации держится только 60 сек .

В отличие от оптических методов, при использовании которых возможно только поверхностное проникновение в ткани, МРТ позволяет заглянуть на любую глубину в ткани тела. Кроме того, было показано, что зимоновая кислота не токсична в концентрациях, используемых для детекции pH и фактически является побочным продуктом метаболита пировиноградной кислоты, который присутствует в организме.