NOWE PODEJŚCIE DO WYKORZYSTANIA REZONANSU MAGNETYCZNEGO WYKRYWA GUZY WĄTROBY NA WCZESNYM ETAPIE W MYSIM MODELU LUDZKIEJ CHOROBY

Naukowcy z Georgia State University (GSU), finansowani przez National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), opracowali metodę obrazowania do wykrywania guzów wątroby na wczesnym etapie i udowodnili jej skuteczność u myszy. Ich badania na modelu zwierzęcym są ważnym krokiem w kierunku stworzenia narzędzia do poprawy wykrywania guzów wątroby u ludzi, zarówno pierwotnego raka wątroby, jak i guzów przerzutowych, które rozprzestrzeniły się z innych narządów. Wczesne wykrycie daje najlepsze możliwości leczenia raka i przeżycia, ale rak wątroby często postępuje niewykryty i prawie zawsze jest diagnozowany w zaawansowanym stadium. W Stanach Zjednoczonych prawie 25 000 pacjentów umiera z powodu raka wątroby wśród wszystkich zgonów z powodu raka.

W badaniu opublikowanym 11 maja 2015 r. (Proceedings of the National Academy of Sciences), dr Jenny Yang, profesor biochemii i biofizyki w GSU, i współpracownicy opisują udoskonaloną przez nich metodę obrazowania, która uzupełnia obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI) o roztwory kontrastowe na bazie białek. Yang jest również zastępcą dyrektora Centrum Diagnostyki i Terapii GSU.

MRI wykorzystuje pole magnetyczne i fale radiowe do tworzenia szczegółowych obrazów tkanek wewnątrz ciała. W tomografii komputerowej wątroby roztwór zwany środkiem kontrastowym jest wstrzykiwany do krwiobiegu w celu zwiększenia widoczności tkanki. Jednak obecnie środki kontrastowe MRI nie są wystarczająco czułe, aby wykryć małe guzy i są szybko wydalane z wątroby. Małe nowotwory we wczesnym stadium najlepiej reagują na leczenie.

"MRI to skuteczna i bezpieczna metoda, która wykorzystuje promieniowanie niejonizujące" - powiedział Yang. "Ma bardzo wysoką rozdzielczość i szczegółowo pokazuje tkankę miękką. Wzmocnienie kontrastu MRI oferuje najbardziej odpowiedni obraz do oceny diagnostycznej, dalszego postępowania medycznego i chirurgii sterowanej obrazem. Zespół dr Yang opracował nową klasę białkowych środków kontrastowych i przetestował jeden z nich, o nazwie ProCA32, który pozwolił na znacznie wcześniejsze wykrycie raka wątroby u myszy. Zastosowanie nowego środka kontrastowego pozwoliło badaczom wykryć małe guzy o wielkości ziarnka piasku lub 0,24 milimetra. Do tej pory granica wykrywalności guzów wynosiła około 1 centymetra średnicy. "To podejście otworzyło nowe możliwości wykorzystania MRI w wykrywaniu raka wątroby na wczesnym etapie", powiedział Yang.

Naukowcy opracowali modyfikację składu chemicznego środka kontrastowego MRI ProCA32, tak aby metale kontrastowe tworzyły wiązanie z cząsteczkami wapnia na białkach charakterystycznych dla tkanki nowotworowej wątroby. Aby przetestować skuteczność nowego środka kontrastowego, zespół wykonał obrazowanie wątroby u myszy w celu wykrycia rozprzestrzeniania się pewnego rodzaju czerniaka.

Dalsza modyfikacja chemiczna środka kontrastowego ProCA32 MRI poprawia jego zdolność do pozostawania w krwiobiegu przez dłuższy czas, zwiększając ilość czasu na wizualizację i wykrycie guza. Naukowcy odkryli również, że ten środek kontrastowy działa przy niższych dawkach niż istniejące środki kontrastowe, zmniejszając ryzyko toksyczności. Rozwiązanie pomaga uzyskać pozytywne i negatywne obrazy kontrastowe, z których jeden potwierdza drugi, zwiększając w ten sposób dokładność wykrywania.

"Autorzy wykazali bardzo dokładny i specyficzny sposób wykrywania procesów patologicznych w zdrowej wątrobie i znaleźli charakterystyczną sygnaturę molekularną, która wskazuje na obecność guza wątroby we wczesnym stadium" - wyjaśnił dr Richard Conroy, dyrektor ds. nauk stosowanych i technologii w NIBIB. "Dokładność i specyficzność są kluczem do wczesnego wykrywania raka"

Dr Yang i jej współpracownicy sugerują, że nowy roztwór kontrastowy MRI i metoda obrazowania będą przydatne dla pacjentów w diagnostyce raka wątroby i innych chorób, takich jak marskość i zwłóknienie wątroby, a także w ich leczeniu. Rozpoczną współpracę z radiologami, aby przekształcić nową metodę w taką, która będzie mogła być stosowana przez lekarzy u ich pacjentów. Naukowcy mają nadzieję, że ich rozwiązanie spełni wysokie standardy zatwierdzania określone przez amerykańską Agencję Żywności i Leków, umożliwiając bezpieczne stosowanie go przez pacjentów.

Ta praca była częściowo wspierana przez grant NIBIB EB007268 i granty NIH GM62999, CA118113, CA176001 i S10RR023706.

Xue S, Yang H, Qiao J, Pu F, Jiang J, Hubbard K, Hekmatyar K, Langley J, Salarian M, Long RC, Bryant RG, Hu XP, Grossniklaus HE.HE, Grossniklaus HE, Liu ZR, Yang JJ. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2015, 26 maja; 112(21): 6607­12.