Новая система DOLPHIN своевременно обнаружит крошечные опухоли

Медики давно твердят: чем раньше обнаружена опухоль, тем выше шансы на спасение человека от рака. Между тем опухоли (будь они доброкачественные или злокачественные) не так-то просто заметить, пока они не достигнут определённого размера. Но зачастую к этому моменту лечение начинать уже поздно.

Недавно исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали оптическую систему визуализации. Она может пригодиться для выявления крошечных опухолей, объёмом всего около пары сотен клеток, глубоко внутри организма.

Команда назвала свою систему DOLPHIN. На русский эту аббревиатуру можно перевести как "Обнаружение оптически люминесцентных зондов с использованием гиперспектральной и диффузной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне".

Поясним, почему МРТ и компьютерная томография сегодня далеко не всегда выявляют очаги болезни. Дело в том, что обнаружение опухоли зависит от таких параметров, как глубина, на которую технология позволяет "заглянуть" в тело пациента, и разрешение визуализации.

Так, МРТ позволяет просканировать всё тело, но может пропустить опухоли размером в один сантиметр. А оптические методы визуализации способны заметить маленькие опухоли, но не способны заглянуть более чем на три сантиметра вглубь человеческого тела (излучение в тканях становится слишком слабым).

"Мы хотим научиться обнаруживать рак как можно раньше. Наша цель – находить крошечные опухоли, и делать это неинвазивным способом", – объясняет одна из ведущих специалистов исследования Анжела Белчер (Angela Belcher).

Группа Белчер приступила к разработке новых оптических методов визуализации рака несколько лет назад. Учёные намеревались создать технологию, которая могла бы отображать небольшие группы клеток глубоко внутри ткани.

Ближнее инфракрасное излучение (длина волны от 900 до 1700 нанометров) хорошо подходит для визуализации тканей благодаря способности проникать глубоко в ткани человеческого тела. Чтобы воспользоваться его преимуществами, учёные использовали подход под названием гиперспектральная визуализация.

Исследователи проверили систему при помощи различных флуоресцентных светоизлучающих зондов ближнего инфракрасного диапазона (в основном наночастиц, которые имеют в своем составе редкоземельные элементы, такие как эрбий, гольмий и празеодим). Они были добавлены в наночастицы при помощи процесса легирования.

В зависимости от выбора легирующего элемента каждая наночастица излучала флуоресцентный свет различной длины волны.

Чтобы продемонстрировать эффективность системы, учёные отследили флуоресцентно-помеченный кластер размером 0,1 миллиметра, пропущенный через пищеварительный тракт мыши.

В статье, вышедшей в издании Scientific Reports, учёные сообщают: если раньше с помощью методов оптической визуализации удавалось "проникнуть" вглубь тканей лишь на три сантиметра, то новая технология показала способность выявлять сигнал на глубине восьми сантиметров.

По словам разработчиков, такие "светящиеся" зонды можно настроить так, чтобы они помечали определённые раковые клетки.

"С точки зрения практического применения этот метод позволит нам неинвазивно отслеживать опухоль с флуоресцентной меткой размером 0,1 миллиметра, которая представляет собой кластер из нескольких сотен клеток. Насколько нам известно, никто ранее не мог этого сделать с помощью оптических методов визуализации", – говорит автор работы Нилкант Бардхан (Neelkanth Bardhan).

В дальнейшем учёные надеются адаптировать технологию визуализации для ранней диагностики рака. В настоящее время учёные пробуют адаптировать новый метод для обнаружения очагов меланомы, рака поджелудочной железы и мозга.

Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других способах ранней диагностики рака. Так, учёные создали таблетку, которая заставляет опухоль светиться.

Кроме того, мы сообщали об автоматизированном детекторе рака кожи, особом анализе мочи и таблетке на верёвочке, которая поможет в диагностике рака пищевода.