Ученые из Университета Эмори (Emory University) и Технологического института Джорджии (Georgia Tech) показали, что мельчайшие частицы золота могут помочь врачам обнаруживать циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) в крови пациентов с раковыми опухолями головы и шеи.

Обнаружение циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) – новый метод, который позволяет онкологам отслеживать появление метастазов у раковых пациентов или оценивать прогресс в их лечении. Наночастицы золота, несущие молекулы красителей, обнаруживаемые с помощью лазерной спектроскопии, могут повысить специфичность этого метода, снизив количество ложных положительных результатов.

Одной из проблем при выявлении ЦОК является разделение поступающих от них сигналов и сигналов от белых клеток крови, имеющих аналогичный размер и связывающихся с теми же антителами, которые обычно используются для обнаружения опухолевых клеток. Коммерчески доступные приборы захватывают ЦОК, используя магнитные шарики, покрытые антителами, и лаборанты должны окрашивать захваченные клетки несколькими антителами, чтобы избежать ложной идентификации белых клеток крови в качестве опухолевых.

Ученые из Университета Эмори и Технологического института Джорджии показали, что покрытые полимером и молекулами красителя частицы золота, непосредственно связанные не с антителом, а с пептидным фактором роста, могут обнаруживать циркулирующие опухолевые клетки в крови пациентов с раком головы и шеи.

«Ключевым технологическим достижением здесь является то, что покрытые полимером наночастицы золота, конъюгированные с низкомолекулярными пептидами, такими как эпидермальный фактор роста (ЭФР) (epithelial growth factor, EGF), гораздо менее липки, чем частицы, конъюгированные с целыми антителами», - говорит доктор философии Шумин Ни (Shuming Nie), профессор кафедры биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии и Университета Эмори. «Этот эффект позволяет значительно эффективнее различать опухолевые и неопухолевые клетки».

Рецепторы эпидермального фактора роста, с которыми связываются разработанные учеными наночастицы, гиперэкспрессируются на поверхности нескольких типов опухолевых клеток.

После освещения лазером частицы демонстрируют отчетливый, как отпечаток пальца, специфичный для красителя паттерн, так как золото усиливает поступающий от него сигнал. Таким образом, объединив несколько типов наночастиц, можно получить больше информации о характеристиках роста опухолевых клеток. Кроме того, измерение уровней ЦОК достаточно чувствительно для того, чтобы отличить пациентов с локализованным заболеванием от больных с метастазами.

«Наночастицы могут сыграть важную роль в модификации процесса, с тем чтобы циркулирующие опухолевые клетки можно было обнаруживать без их сепарации от нормальных клеток крови», – считает профессор Ни. «Мы показали, что таким методом может быть обнаружена одна опухолевая клетка из, приблизительно, одного-десяти миллионов нормальных».

Выявление и характеристика циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) открывают большие перспективы для персонализации медицины и оптимизации системной терапии. Однако низкая специфичность и низкая чувствительность применяемых сегодня подходов препятствуют внедрению в клиническую практику основанных на них методов. Новый метод, использующий поверхностно-усиленную рамановскую спектроскопию (Surface Enhanced Raman Spectroscopy), позволяет непосредственно обнаруживать циркулирующие опухолевые клетки-мишени в присутствии белых клеток крови. SERS-наночастицы с пептидом - эпидермальным фактором роста - в качестве лиганда успешно выявили ЦОК в периферической крови 19 пациентов с карциномой головы и шеи в диапазоне 1-720 ЦОК на 1 мл цельной крови. (Image: shared.web.emory.edu)

В сотрудничестве со специалистами Онкологического института Виншипа (Winship Cancer Institute) ученые использовали наночастицы для обнаружения ЦОК в образцах крови 19 пациентов с раком головы и шеи. Из этих пациентов 17 имели положительные сигналы, подтверждающие наличие ЦОК в их крови. Отсутствие циркулирующих опухолевых клеток в образцах крови двоих пациентов со слабыми сигналами было затем подтверждено другими методами.

«Хотя наши результаты не сравнивались с результатами используемых сегодня методов обнаружения ЦОК, наша SERS*-технология может оказаться быстрее и дешевле», - говорит доктор медицины Дон Мун Шин (Dong Moon Shin), профессор гематологии и онкологии и отоларингологии Онкологического института Виншипа. «Мы должны подтвердить результаты это пилотного исследования на большем количестве пациентов и сравнить результаты с другими тестами».