Побачити і попередити: новий метод візуалізації атеросклеротичних уражень

Розроблено новий метод візуалізації із застосуванням наночастинок. Він дозволяє виявити в артеріях нестабільні (вразливі) бляшки, розрив яких може призвести до розвитку інфаркту міокарда або інсульту. Метод заснований на візуалізації наночастинок, які поглинаються імунними клітинами в нестабільних бляшках. Потенційно цей новий метод візуалізації дозволить пацієнтам уникнути розвитку серцевого нападу.

«Ми направляємо промінь світла на артерію, куди перед цим були доставлені певні типи світлопоглинаючих частинок, — зазначив Браян Сміт (Bryan Smith), директор Лабораторії трансляційного наноімуноінжинірингу Інституту кількісних медичних наук та інжинірингу (Translational NanoImmunoEngineering Lab, MSU’s Institute for Quantitative Health Science and Engineering) і доцент Інженерного коледжу Мічиганського державного університету (Michigan State University’s College of Engineering). — Отриманий при цьому звуковий сигнал може використовуватися для створення тривимірних зображень».

Іншими словами, цей звуковий сигнал, нечутний для людського вуха, легко вловлюється ультразвуковим перетворювачем. Завдяки Б. Сміту і його колегам вказаний метод тепер можна використовувати для отримання прямого зображення атеросклеротичних бляшок. Новий метод візуалізації досліджений в експериментах на мишах, результати опубліковані в інтернет-версії журналу «Advanced Functional Materials».

«Сила нашої нової техніки в її вибірковості, — вказує Б. Сміт. — Звичайно, існують й інші методи зображення бляшок, але цю стратегію відрізняє те, що вона клітинна. Ми спеціально вивчаємо клітини — макрофаги і моноцити — оскільки саме вони зумовлюють вразливість і нестабільність бляшок». Складно довести, чи є конкретна бляшка причиною інсульту або серцевого нападу у пацієнта, однак, за загальноприйнятою думкою, нестабільні бляшки найбільш небезпечні. Саме вони потенційно можуть руйнуватися і, як наслідок, призводити до оклюзії судин.

Крім ліпідних скупчень, вразливі бляшки містять безліч імунних клітин, зокрема макрофагів і моноцитів. Розроблені Б. Сміт з колегами наночастинки складаються з атомів вуглецю — це крихітні трубочки, тропні до вказаних клітин. Після введення мишам частинки зв’язуються з імунними клітинами в бляшках, потім дослідники спрямовують на артерії лазерний промінь. У разі якщо відзначаються нестабільні атеросклеротичні бляшки, які містять імунні клітини, частинки поглинають світло і випускають звукові хвилі. Акустичний сигнал потім перетворюється для виявлення і візуалізації бляшки.

Б. Сміт підкреслив: «Якщо досліджувати нормальну кровоносну судину в порівнянні із судиною з бляшкою, то в останній набагато більше макрофагів і моноцитів. І наш метод дійсно дозволяє візуалізувати ці клітини. Практично жоден інший тип клітин не поглинає наночастинки».

Ідея об’єднання світла і звуку, відома як фотоакустичний ефект, виникла в Олександра Грехема Белла (Alexander Graham Bell) наприкінці 1800-х років. Проте, щоб перейти від цієї ідеї до медичної діагностики, потрібні були роки на розвиток таких технологій, як лазери і ультразвук. Управління з контролю за харчовими продуктами і лікарськими засобами США (Food and Drug Administration — FDA) схвалило фотоакустичний апарат для виявлення раку грудей лише на початку 2021 р.

У майбутньому лікарі зможуть візуалізувати артеріальні бляшки точним і неінвазивним методом з наночастинками завдяки інноваційній розробці Б  Сміта і його команди. До зазначеного проєкту також долучилися дослідники зі Стенфордського університету (Stanford University) і Університету Еморі (Emory University).

«Такий захоплюючий прогрес у наномедицині став можливим тільки завдяки нашій багатопрофільній групі експертів, — зазначив Елівер Гон (Eliver Ghosn), співавтор проєкту і доцент Медичної школи і Центру імунології людини Університету Еморі (Emory University School of Medicine and its Lowance Center for Human Immunology). — На даний час відсутній ефективний спосіб точно визначити місце знаходження нестабільних бляшок до того, як їх розрив призведе до серцевого нападу або інсульту. Ми сподіваємося, що наші дослідження допоможуть це змінити».

У лабораторії Б. Сміта вивчаються можливості застосування наночастинок не лише для візуалізації, але й з метою доставки лікарських засобів до нестабільних бляшок. «Якщо ви запитаєте: чи можна об’єднати ці ідеї, розробити комбінацію терапії та діагностики, я думаю, відповідь буде абсолютно позитивною, — зазначив Б. Сміт. — Розробки в цій сфері мають величезний потенціал».

За матеріалами medicalxpress.com/news