Новый МРТ-агент помог обнаружить опухоли лёгких и скрытые метастазы размером от одного миллиметра

Учёные разработали новый белковый контрастный агент для магнитно-резонансной томографии, который в ходе доклинических исследований позволил выявлять небольшие опухоли лёгких и скрытые метастазы раньше, чем это удаётся сделать с помощью традиционных методов визуализации. Результаты работы международной исследовательской группы опубликованы в научном журнале Science Advances.

Разработку возглавила заслуженный профессор биохимии и биофизической химии Университета штата Джорджия Дженни Дж. Янг. Созданная технология прецизионной МРТ смогла обнаруживать опухолевые образования размером примерно от одного миллиметра, а также показывать признаки распространения рака в другие органы.

Почему рак лёгких сложно обнаружить вовремя

Одна из основных проблем рака лёгких заключается в том, что на ранних стадиях заболевание часто не вызывает заметных симптомов. Во многих случаях опухоль обнаруживают уже после появления метастазов, когда возможности лечения становятся более ограниченными.

Компьютерная томография остаётся одним из важнейших методов диагностики, однако она связана с воздействием ионизирующего излучения. Обычная МРТ не использует такое излучение, но без специальных контрастных веществ ей бывает трудно распознавать очень маленькие опухоли и определять их биологические особенности.

Новая разработка должна не просто сделать опухоль заметной на снимке, но и предоставить информацию о её микроокружении. По мнению исследователей, это может помочь врачам оценивать агрессивность заболевания, вероятность распространения раковых клеток и необходимость проведения дополнительных процедур.

Контрастное вещество находит изменённый коллаген

Новый агент получил название hProCA32.Collagen. Он представляет собой белковое контрастное вещество, которое нацеливается на коллаген I типа. Этот структурный белок присутствует в организме человека в норме, однако в микроокружении некоторых агрессивных опухолей лёгких его количество и расположение заметно изменяются.

Ремоделирование коллагена может быть связано с инвазией опухоли — способностью раковых клеток проникать в окружающие ткани и распространяться по организму. Контрастный агент распознаёт такие изменения и усиливает МРТ-сигнал в соответствующих областях.

В доклинических моделях технология помогла исследователям обнаруживать и измерять небольшие опухоли лёгких. Кроме того, с её помощью удалось визуализировать метастатические очаги в лёгких, надпочечниках и почках. Метод также позволил картировать биологические признаки, связанные с ростом, инвазией и дальнейшим распространением рака.

Особенно перспективные результаты были получены при исследовании агрессивных аденокарцином лёгких, связанных с определёнными генетическими мутациями. Такие опухоли могут плохо реагировать на существующее лечение и распространяться сразу в несколько органов.

МРТ начинает показывать не только размеры опухоли

Обычные методы визуализации преимущественно отвечают на вопрос, где находится подозрительное образование и насколько оно велико. Новый подход относится к молекулярной визуализации: контрастное вещество нацеливается на конкретный биологический признак опухоли.

Ранее команда Дженни Янг представила другой белковый агент, способный распознавать связанный с раком биомаркер CXCR4. В новой разработке мишенью стал коллаген, изменённый в опухолевом микроокружении.

Благодаря этому МРТ потенциально сможет не только обнаруживать новообразование, но и давать представление о его поведении. В будущем такая информация может помочь выделять пациентов с высоким риском метастазирования, выбирать наиболее подходящую терапию и наблюдать за тем, как опухоль реагирует на лечение.

Если результаты подтвердятся у людей, технология также может в отдельных клинических ситуациях уменьшить потребность в инвазивных диагностических процедурах. Однако полностью заменить биопсию она пока не может: именно исследование образца ткани остаётся важнейшим способом подтверждения типа опухоли и её молекулярных характеристик.

Разработка стала результатом сотрудничества нескольких университетов

В проекте участвовали специалисты Университета штата Джорджия, Университета Эмори, Университета Алабамы в Бирмингеме и других научных учреждений.

Команда Университета штата Джорджия разработала белковое контрастное вещество и методику высокоточной МРТ. Исследователи Университета Эмори предоставили модели рака и знания в области онкологической биологии, а специалисты Университета Алабамы помогли с физикой визуализации и дополнительным анализом полученных изображений.

Сочетание новых методов сканирования и сложных моделей метастазирования позволило учёным увидеть инвазивный рак лёгких и его распространение на другие органы значительно раньше, чем это было возможно в рамках использованных ранее подходов.

Следующий этап — клинические испытания

Несмотря на многообещающие результаты, новый МРТ-агент пока не является утверждённым способом диагностики и не применяется в обычных клиниках. Представленные данные получены на доклиническом этапе, поэтому безопасность и эффективность технологии ещё предстоит подтвердить в исследованиях с участием людей.

Продвижением разработки занимается биотехнологическая компания InLighta Biosciences, основанная Дженни Янг и получившая лицензию на соответствующую интеллектуальную собственность Университета штата Джорджия.

Сейчас исследователи готовят документы для подачи заявки на исследуемый новый препарат в Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США. Одобрение такой заявки позволит перейти к клиническим испытаниям.

Если технология успешно пройдёт все этапы проверки, в будущем она может стать новым инструментом ранней диагностики рака лёгких и метастазов. Её главное потенциальное преимущество заключается в способности находить очень маленькие опухолевые очаги без использования ионизирующего излучения и одновременно показывать биологические признаки, связанные с агрессивностью заболевания.