Исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Международного томографического центра Сибирского Отделения РАН снизили токсичность применяемых гадолиний-содержащих МРТ контрастов за счет синтеза с наночастицами церия. Разработка позволит минимизировать побочные эффекты МРТ сканирования, а также открывает возможность молекулярного регулирования с антиоксидантной активности в прооксидантную. Результаты работы опубликованы в январском номере журнала Molecules.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) обычно используется в медицинской диагностике и мониторинге прогресса терапии различных заболеваний. Этот метод визуализации органов дополнительно усиливается за счет использования контрастных веществ на основе гадолиния, в которых ион гадолиния заключен в хелатирующий агент, который действует как зонтик для защиты ионов от преждевременного высвобождения.
При высвобождении из хелатирующего агента эти ионы токсичны для жизненно важных органов. Известно, что около 40% МРТ-сканирований во всем мире используют гадолиний-содержащие МРТ контрастирующие агенты, что составляет несколько десятков тонн гадолиния, ежегодно вводимого пациентам для различного рода клинических исследований.
Недавние исследования показали, что повторное использование МРТ-контраста приводит к отложению гадолиния в жизненно важных органах, что приводит к развитию нефрогенного системного фиброза .
Эти результаты побудили медицинские агентства по всему миру отозвать и запретить некоторые из клинически одобренных гадолиний-содержащие контрастирующие агенты (Magnivist®, Omniscan® и OptiMARK®). Поэтому существует острая необходимость в создании более безопасных и эффективных МРТ контрастов.
В связи с этим ученые из ИТЭБ РАН (Пущино), ИОНХ РАН (Москва) и Международного томографического центра РАН (Новосибирск) синтезировали ряд новых гадолиний-содержащих МРТ контрастов, обладающих высокой степенью биосовместимости и улучшенными характеристиками контрастирования по сравнению с коммерческими препаратами. Авторы показали, что синтезированные наночастицы не являются токсичными для мезенхимальных стволовых клеток человека и не высвобождают токсичные ионы гадолиния. Метод магнитно-резонансной томографии совместно с разработанными наночастицами может быть использован в качестве неинвазивного метода отслеживания стволовых клеток в организме после их инъекции в рамках клеточной терапии различных социально-значимых заболеваний, что очень важно для анализа их распределения в тканях и органах, а также для обеспечения контроля времени их жизни после инъекции пациенту.
«Синтезированные наночастицы уникальны тем, что они обладают не только способностью эффективного МРТ контрастирования за счет атомов гадолиния в их структуре, но и обладают уникальным механизмом молекулярного переключения с антиоксидантной активности в прооксидантную в зависимости от микроокружения наночастицы» - рассказывает автор исследования, зав. лабораторией тераностики и ядерной медицины ИТЭБ РАН, к.б.н. Антон Попов. «Таким образом, такая наночастица может быть «плохим проооксидантом», убивающим раковые клетки, или «хорошим антиоксидантом», стимулирующим деление мезенхимальных стволовых клеток», что мы ранее показали в своих многочисленных работах. Учитывая, что в РФ нет ни одного отечественного МРТ контраста, а таких МРТ с контрастом у нас в стране ежедневно делают тысячам пациентов, то это направление исследований является весьма актуальным».
Работа поддержана Российским научным фондом (№22-73-10231).
Источник: Popov, A.L.; Savintseva, I.V.; Kozlova, T.O.; Ivanova, O.S.; Zhukov, I.V.; Baranchikov, A.E.; Yurkovskaya, A.V.; Savelov, A.A.; Ermakov, A.M.; Popova, N.R.; Ivanov, K.L.; Ivanov, V.K. Heavily Gd-Doped Non-Toxic Cerium Oxide Nanoparticles for MRI Labelling of Stem Cells. Molecules 2023, 28, 1165. https://doi.org/10.3390/molecules28031165
https://www.mdpi.com/1420-3049/28/3/1165/htm
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Магнитно-резонансная томография (МРТ) обычно используется в медицинской диагностике и мониторинге прогресса терапии различных заболеваний. Этот метод визуализации органов дополнительно усиливается за счет использования контрастных веществ на основе гадолиния, в которых ион гадолиния заключен в хелатирующий агент, который действует как зонтик для защиты ионов от преждевременного высвобождения.
При высвобождении из хелатирующего агента эти ионы токсичны для жизненно важных органов. Известно, что около 40% МРТ-сканирований во всем мире используют гадолиний-содержащие МРТ контрастирующие агенты, что составляет несколько десятков тонн гадолиния, ежегодно вводимого пациентам для различного рода клинических исследований.
Недавние исследования показали, что повторное использование МРТ-контраста приводит к отложению гадолиния в жизненно важных органах, что приводит к развитию нефрогенного системного фиброза .
Эти результаты побудили медицинские агентства по всему миру отозвать и запретить некоторые из клинически одобренных гадолиний-содержащие контрастирующие агенты (Magnivist®, Omniscan® и OptiMARK®). Поэтому существует острая необходимость в создании более безопасных и эффективных МРТ контрастов.
В связи с этим ученые из ИТЭБ РАН (Пущино), ИОНХ РАН (Москва) и Международного томографического центра РАН (Новосибирск) синтезировали ряд новых гадолиний-содержащих МРТ контрастов, обладающих высокой степенью биосовместимости и улучшенными характеристиками контрастирования по сравнению с коммерческими препаратами. Авторы показали, что синтезированные наночастицы не являются токсичными для мезенхимальных стволовых клеток человека и не высвобождают токсичные ионы гадолиния. Метод магнитно-резонансной томографии совместно с разработанными наночастицами может быть использован в качестве неинвазивного метода отслеживания стволовых клеток в организме после их инъекции в рамках клеточной терапии различных социально-значимых заболеваний, что очень важно для анализа их распределения в тканях и органах, а также для обеспечения контроля времени их жизни после инъекции пациенту.
«Синтезированные наночастицы уникальны тем, что они обладают не только способностью эффективного МРТ контрастирования за счет атомов гадолиния в их структуре, но и обладают уникальным механизмом молекулярного переключения с антиоксидантной активности в прооксидантную в зависимости от микроокружения наночастицы» - рассказывает автор исследования, зав. лабораторией тераностики и ядерной медицины ИТЭБ РАН, к.б.н. Антон Попов. «Таким образом, такая наночастица может быть «плохим проооксидантом», убивающим раковые клетки, или «хорошим антиоксидантом», стимулирующим деление мезенхимальных стволовых клеток», что мы ранее показали в своих многочисленных работах. Учитывая, что в РФ нет ни одного отечественного МРТ контраста, а таких МРТ с контрастом у нас в стране ежедневно делают тысячам пациентов, то это направление исследований является весьма актуальным».
Работа поддержана Российским научным фондом (№22-73-10231).
Источник: Popov, A.L.; Savintseva, I.V.; Kozlova, T.O.; Ivanova, O.S.; Zhukov, I.V.; Baranchikov, A.E.; Yurkovskaya, A.V.; Savelov, A.A.; Ermakov, A.M.; Popova, N.R.; Ivanov, K.L.; Ivanov, V.K. Heavily Gd-Doped Non-Toxic Cerium Oxide Nanoparticles for MRI Labelling of Stem Cells. Molecules 2023, 28, 1165. https://doi.org/10.3390/molecules28031165
https://www.mdpi.com/1420-3049/28/3/1165/htm
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru