Новые соединения помогут диагностировать рак
Ученые разработали новый класс комплексов рения. Его можно использовать как люминесцентную метку для ранней диагностики опухолей и ишемии тканей. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Аэробные организмы не могут существовать без кислорода. Если его не хватает, то клеткам в организме начинает не хватать энергии, снижается скорость обмена веществ, накапливаются кислоты в тканях. Все это приводит к чувству усталости, потере мышечной силы и снижению трудоспособности.
К гипоксии (недостатку кислорода) может приводить и рак. Это своего рода защитный механизм опухоли — кислородное голодание блокирует выработку белков, в норме контролирующих рост новообразования. Одновременно с этим ткани начинают подавать «SOS»-сигнал о нехватке энергии, что приводит к формированию новых кровеносных сосудов. Те питают рак и помогают ему метастазировать. При этом содержание кислорода отличается как в разных частях новообразования, так и на разных этапах его развития.
Чтобы определить локальную концентрацию кислорода и связанные с ней характеристики опухолей, врачи чаще всего вводят пациентам в поврежденные органы специальные микроэлектроды. По очевидным причинам процедуру сопровождают кровотечение, возможность развития воспалительного процесса и дискомфорт для пациента. Альтернатива — неинвазивные оптические методы диагностики. Врачи в виде специальных растворов вводят в кровь светящиеся метки, а затем «просвечивают» тело пациента и определяют границы раковых новообразований.
«К таким меткам предъявляют ряд важных требований: низкая токсичность, хорошая растворимость в физиологических средах и достаточная стабильность. При этом для эффективного детектирования необходима люминесцентная метка с высоким квантовым выходом излучения, высокой чувствительностью к концентрации кислорода и возбуждением в диапазоне длин волн, обеспечивающем глубокое проникновение в живые ткани», — рассказала Кристина Кисель, научный сотрудник кафедры общей и неорганической химии Санкт-Петербургского государственного университета.
Российские ученые из СПбГУ совместно с зарубежными коллегами создали новый класс комплексов рения(I), который удовлетворяет требованиям, предъявляемым к меткам. Как показали ученые, разработанные соединения эффективно проникают через стенки сосудов, а затем прочно и специфично связываются с коллагеном. Это позволяет проводить длительные исследования. Эксперименты на мышах показали, что разработанные вещества дают возможность не только отличать ткани опухоли от здоровых, но и регистрировать уровень насыщения тканей кислородом в областях, где много сосудов и где кровоснабжение отсутствует, как при ишемии.
«Дальнейшее развитие данного направления исследований откроет возможность развернутой диагностики онкологических заболеваний и состояний, когда нарушается кровоснабжение тканей. В дальнейшем мы попробуем создать соединения рения, способные специфически связываться с определенными типами опухолей. Также в планах ввести в оболочку метки функциональные группы, реагирующие на изменение других важных физиологических параметров, например рН, что значительно расширит их диагностический потенциал», — добавила Юлия Шакирова, доцент кафедры общей и неорганической химии Санкт-Петербургского государственного университета.