Intézmények:Debreceni Egyetem PET Centrum, Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet, Nukleáris Medicina Intézet, BBS Nanotechnika
Évfolyam: X. évfolyam
Lapszám:2011. / Különszám
Hónap:Különszám
Oldal:19-21
Terjedelem:3
Rovat:KÉPALKOTÓ DIAGNOSZTIKA
Alrovat:KUTATÁS - FEJLESZTÉS
Különszám: X./Képalkotó különszám
Absztrakt:
A szerzők új típusú, nanorendszer alapú, tumor specifikus MR kontrasztanyag (KA) kifejlesztése során elért eredményeikről számolnak be. In vitro körülmények között mérték a KA-ok MR relaxivitását. In vitro konfokális mikroszkópos felvételeken és áramlási citometriával ellenőrizték a nanorészecskék szelektív internalizálódását a tumorsejtekbe. Megállapítják, hogy a nanorendszerű, célba juttató molekulát és az MR felvételeken kontrasztot adó fém iont tartalmazó, új típusú MR KA alkalmas a tumorsejtek kimutatására.
Angol absztrakt:
Authors publish their achievement gained during the development of a new type of a nanosystem based tumor specific MRI contrast agent (CA). The relaxivity of the CAs in vitro was measured by the MRI. The selective internalization of the nanoparticules into the tumor cells was controlled by means of confocal microscopic images and flow cytometry. A new type of nanosystemic MRI CA, which contains the targeting molecule and the metal ion producing contrast in MRI images, is able to detect tumor cells
[1] Chan KWY, Wong WT. Small molecular gadolinium(III)complexes as MRI contrast agents for diagnostic imaging. Coordin. Chem. Rev. 2007, 251, 2428-2451.
[2] Kim JH, Park K, Nam HY, Lee S, Kim K, Kwon IC.Polymers for bioimaging. Prog. Polym. Sci. 2007, 32,1031-1053.
[3] Keresztessy Z, Bodnár M, Ber E, Hajdu I, Zhang M,Hartmann JF, Minko T, Borbély J. Self-assembling chitosan/poly-?-glutamic acid nanoparticles for targeteddrug delivery. Colloid Polym. Sci. 2009, 287, 759-765
[4] Hajdu I, Bodnár M, Filipcsei G, Hartmann JF, Daróczi L,Zrínyi M, Borbély J. Nanoparticles prepared by self-assembly of chitosan and poly-?-glutamic acid. ColloidPolym. Sci. 2008, 286, 343-350.
[5] Hajdu I, Bodnár M, Vámosi G, Kollár J, Borbély J.Targeted Biopolymer-based Nanodevice as MRIContrast Agent (közlésre elküldve).
A cikket sikeresen a könyvepolcára helyeztük!
Tisztelt Felhasználónk!
A cikket a könyvespolcára helyeztük. A későbbiekben
bármikor elérheti a cikket a könyvespolcán található listáról.
A cikk megtekintéséhez onine regisztráció szükséges!
Tisztelt Látogató!
Az Ön által megtekinteni kívánt cikk az IMEONLINE cikkadatbázisához tartozik, melynek olvasása online regisztrációhoz kötött.
A regisztrálást követően fogja tudni megtekinteni a cikk tartalmát!
A megadott cikk nem elérhető!
Tisztelt Felhasználónk!
Az Ön által megtekinteni kívánt cikk nem elérhető a rendszerben!
A megadott cikk nem elérhető!
Tisztelt Felhasználónk!
Az Ön által megtekinteni kívánt cikk nem elérhető a rendszerben!
Sikeresen szavazott a cikkre!
Tisztelt Felhasználónk!
Köszönjük a szavazatát!
A szavazás nem sikerült!
Tisztelt Felhasználónk!
Ön már szavazott az adott cikkre!
Cikk megtekintése
Tisztelt Felhasználónk!
A cikk több nyelven is elérhető! Kérjük, adja meg, hogy melyik nyelven kívánja megtekinteni az adott cikket!
Cikk megtekintésének megerősítése!
Tisztelt Felhasználónk!
Az Ön által megtekintetni kívánt cikk tartalma fizetős szolgáltatás.
A megtekinteni kívánt cikket automatikusan hozzáadjuk a könyvespolcához!
A cikket bármikor elérheti a könyvespolcok menüpontról is!
VI. KÉPALKOTÓ KÜLÖNSZÁM Nanorendszerek, mint tumorspecifikus MR kontrasztanyagok (experimentális vizsgálatok) Dr. Dr. Dr. Dr. Kollár József, Hajdu István, Dr. Sikula Judit, Debreceni Egyetem Vámosi György, Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet Trencsényi György, Dr. Márián Teréz, Dr. Emri Miklós, Nukleáris Medicina Intézet Bodnár Magdolna, Dr. Borbély János, BBS Nanotechnika A szerzők új típusú, nanorendszer alapú, tumor specifikus MR kontrasztanyag (KA) kifejlesztése során elért eredményeikről számolnak be. In vitro körülmények között mérték a KA-ok MR relaxivitását. In vitro konfokális mikroszkópos felvételeken és áramlási citometriával ellenőrizték a nanorészecskék szelektív internalizálódását a tumorsejtekbe. Megállapítják, hogy a nanorendszerű, célba juttató molekulát és az MR felvételeken kontrasztot adó fém iont tartalmazó, új típusú MR KA alkalmas a tumorsejtek kimutatására. Authors publish their achievement gained during the development of a new type of a nanosystem based tumor specific MRI contrast agent (CA). The relaxivity of the CAs in vitro was measured by the MRI. The selective internalization of the nanoparticules into the tumor cells was controlled by means of confocal microscopic images and flow cytometry. A new type of nanosystemic MRI CA, which contains the targeting molecule and the metal ion producing contrast in MRI images, is able to detect tumor cells. MR susceptibilitását vizsgáljuk. Célunk tumor-specifikus MR kontrasztanyagok kifejlesztése. Ezek a vegyületek intracellulárisan oszlanak el, biokompatibilisek, hosszabb ideig megmaradnak a szervezetben, lehetővé téve a hosszabb ideig tartó vizsgálatot is. MÓDSZEREK Nanorészecskék, mint MR KA-ok előállításakor polikationt fluoreszkáló festékkel jelöltük meg, majd egy kiválasztott polianionhoz tumor specifikus célzó molekulát kötöttünk [3]. A polianion és polikation összeöntve ion-ion kölcsönhatás következtében önrendező nanorészecskévé alakul [4]. Ehhez a nanorészecskéhez fém ion köthető, az így kialakított stabil kémiai rendszer a továbbiakban MR KA-ként viselkedik [5]. Különböző koncentrációjú MR KA nanorészecskéket üvegcsövekbe helyezve T1-es súlyozott MR képet készítettünk és összefüggést kerestünk az MR KA koncentrációja és az optikailag észlelhető denzitása között (1. kép). Fantom MR mérésekkel megállapítottuk, hogy a nanorendszer alapú KA koncentrációjának növelésével a szignálintenzitás jelentősen megváltozott. BEVEZETÉS A rosszindulatú daganatok MR diagnosztikájában különböző típusú kontrasztanyagokat (KA) használnak. A hagyományos T1-es (Gd tartalmú), paramágneses tulajdonságú, nem specifikus KA intravénás alkalmazás után extracellulárisan oszlik el (ugyanúgy, mint a CT képalkotásban használt I tartalmú vegyületek). Ez a KA rövid ideig tartózkodik a keringésben, a vesén keresztül hamar kiürül a szervezetből [1]. A májbetegségek MR diagnosztikáját a hepatocita specifikus KA-k segítik. A Mn-DPDP (mangafodipir), Gd BOPTA anyagot az ép májsejtek veszik fel, azok T1-es relaxációs idejét csökkentve fokozzák a szignálintenzitást. Létezik Kupfer-sejt (RES) specifikus KA is. Ezek döntően T2es, T2* hatású vegyületek, amelyek az ép májszövet szignálintenzitását jelentősen csökkentik. Ezen vegyületek aktív részei a superparamagnetikus tulajdonságú vasoxid (SPIO) részecskék. A nanorendszer alapú MR KA-k felépítése, hatásmechanizmusa más alapokon nyugszik [2]. Az experimentális radiológia területén a nanorendszerek, mint MR KA-ok témakörben folytatunk alapkutatást. Munkánk során bioszintézissel nyert természetes polimerek 1. kép Összefüggés a KA koncentráció és a T1-es denzitogram között. A legnagyobb szignálintenzitás az eredeti (hígítatlan) mintában észlelhető. A legkisebb szignálintenzitás a kontrollként beállított vízben jelentkezett. T1-es méréseink során az MR berendezés által numerikusan millisecundumban mért relaxációs idő és az MR KA nanorészecskék koncentrációja közötti összefüggés volt elemezhető. Megállapítottuk, hogy a különböző koncentrációjú, nanorendszerű MR KA T1-es relaxációs ideje között mérhető különbség van. IME X. ÉVFOLYAM KÉPALKOTÓ DIAGNOSZTIKAI KÜLÖNSZÁM 2011. OKTÓBER 19 VI. KÉPALKOTÓ KÜLÖNSZÁM In vitro kísérleteinket többek között humán cervix karcinóma sejteken (HeLa), Jimt-1ErbB2-pozitív emlőrák sejteken, hepatocelluláris karcinóma sejteken (HeDe) végeztük. A tumorsejt szuszpenziót előbb a specifikus célba juttató molekulát és az MR KA-t tartalmazó nanorendszerrel elegyítettük. Konfokális mikroszkópos képeken megállapítható volt, hogy a nanorészecskék a felszíni receptorokhoz kötődtek, a későbbiek során pedig endocitózis segítségével internalizálódtak, vagyis az intracelluláris térbe kerültek (2. kép). A specificitást kontrollvizsgálatokkal igazoltuk. Az előző kísérletet olyan nanorendszer alkalmazásával ismételtük meg, amely nem tartalmazta a célba juttató molekulát. Ebben az esetben a konfokális mikroszkópos kép internalizációt nem mutatott, a KA nem jutott a tumorsejt felszínére, vagy az intracelluláris térbe (3. kép). A specificitás bizonyítására további kísérletetet is végrehajtottunk. Először a tumorsejteket a célba juttató molekulát tartalmazó oldatban inkubáltuk, (a felszíni receptorokat telítettük), majd a tumorsejteket specifikus célba juttató molekulát tartalmazó nanorendszerrel kezeltük. A várakozásnak megfelelően a konfokális mikroszkópos felvétel ebben az esetben sem jelezte az MR KA felszíni kapcsolódását, vagy internalizálódását (4. kép). Az MR KA nanopartikulák kvantitatív vizsgálatára áramlási citometriát használtunk. Ezek a vizsgálatok azt igazolták, hogy a daganatsejtek szelektíven veszik fel a specifikus célba juttató molekulát tartalmazó nanorendszert, ellentétben a specifikus célba juttató molekulát nem tartalmazó nanorendszerrel (5. kép). 5. kép HeLa sejtek áramlás citometriás vizsgálata. A daganatsejtek szelektíven veszik fel a specifikus célba juttató molekulát tartalmazó nanorendszert, ellentétben a nem specifikus célba juttató molekulát nem tartalmazó nanopartikulával. Az in vitro kísérletek befejezéseként a tumorsejt szuszpenziók MR mérését végeztük el (6. kép). A tumorsejteket specifikus célba juttató molekulát tartalmazó nanorendszerrel, valamint nem specifikus, célba juttató molekulát nem tartalmazó nanorészecskékkel kezeltük. Az MR képeken a tumorsejt szuszpenziókat szignálintenzitásuk alapján, a kimutatható kontraszthatás következtében el lehetett különíteni egymástól. A sejtszuszpenziókról készült MR felvételek bizonyítják, hogy a KA sejtspecifikus. Az MR felvételek és a relaxációs idő mérések igazolták, hogy a biokompatibilis nanorészecskék, mint MR KA-ok halmozódnak a kezelt tumorsejtekben, ennek következtében a sejtszuszpenzió relaxációs ideje jelentősen változik. 2. kép Célba juttató molekulát tartalmazó nanorészecskékkel kezelt HeLa sejtek konfokális mikroszkópos felvétele. A sejthártya zöld, a nanorendszerű, paramágneses KA piros. A specifikus KA intracellulárisan helyezkedik el. 3. kép Célzó molekulát nem tartalmazó nanorendszerű KA-al kezelt HeLa sejtek konfokális mikroszkópos felvétele. Intracelluláris KA felvétel nincs. 4. kép HeLa sejtek konfokális mikroszkópos felvétele. A tumorsejteket célba juttató molekulát tartalmazó oldatban történt előzetes inkubáció után specifikus célba juttató molekulát tartalmazó nanorendszerrel kezeltük. Tumor specifikus hatás nincs, KA felvétel nem látszik. 20 6. kép HeLa sejtszuszpenziók T1 súlyozott MR felvétele. Nanorészecskével nem kezelt kontroll (a), nem specifikus, célba juttató molekulát nem tartalmazó nanorészecskével kezelt (b), és specifikus, célba juttató molekulát tartalmazó nanorészecskével kezelt (c) HeLa sejtszuszpenziók. Vizsgáltuk a nanorészecskék biokompatibilis, nem-toxikus tulajdonságát, egyéb biológiai szerepét in vitro körülmények között. Sejtszámlálással megállapítottuk, hogy a kifejlesztett nanohordozó nem befolyásolja a sejtek szaporodását, nem toxikus, biokompatibilis. A nanorendszerű MR KA-unk hatékonyságát in vivo állatkísérletekkel támasztottuk alá. Az MR felvételek alapján megállapítottuk, hogy a kísérletes körülmények között kialakított daganat MR képén a KA tumorspecifikus, értékelhető szignálintenzitás változást hoz létre (7. kép). IME X. ÉVFOLYAM KÉPALKOTÓ DIAGNOSZTIKAI KÜLÖNSZÁM 2011. OKTÓBER VI. KÉPALKOTÓ KÜLÖNSZÁM MEGBESZÉLÉS 7. kép Tumoros patkánymodell T1 súlyozott MR felvétele (a), PET képe (b), és MR-PET fúziós képe (c). A patkány bal vese tokja alá tumorsejt beültetés történt. Az MR és PET vizsgálat a beültetést követő 10. napon történt. Vizsgálataink alapján megállapítható, hogy a tumorspecifikus nanorendszer, mint MR KA szelektíven internalizálódik a tumorsejtekbe és a relaxációs idő nagymértékű megváltoztatásával az MR képeken értékelhető SI különbséget (kontrasztot) hoz létre. Az új típusú MR KA a hagyományos szerkezetű KA-al összehasonlítva lényegesen kisebb dózisban hatékony, ezért kisebb tumor volumen korábban jelezhető, a diagnosztikus biztonság növelhető, mellékhatás jelenlegi vizsgálataink szerint nincs. A nanopartikula más (pl. kemoterápiás) szer célba juttatására is alkalmas. Ez alapján a kemoterápiás szert is tartalmazó MR KA nanorendszerrel a gyógyszer metabolizmus is nyomon követhető. Igazoltuk, hogy az egészséges sejtekben nincs akkumuláció. Az eredmények alátámasztották a kifejlesztett MR KA sejtspecifitását. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A munka a GOP-1.1.1-07/1-2008-0082 pályázat támogatásával készült. IRODALOMJEGYZÉK [1] Chan KWY, Wong WT. Small molecular gadolinium(III) complexes as MRI contrast agents for diagnostic imaging. Coordin. Chem. Rev. 2007, 251, 2428-2451. [2] Kim JH, Park K, Nam HY, Lee S, Kim K, Kwon IC. Polymers for bioimaging. Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 1031-1053. [3] Keresztessy Z, Bodnár M, Ber E, Hajdu I, Zhang M, Hartmann JF, Minko T, Borbély J. Self-assembling chitosan/poly-?-glutamic acid nanoparticles for targeted drug delivery. Colloid Polym. Sci. 2009, 287, 759-765. [4] Hajdu I, Bodnár M, Filipcsei G, Hartmann JF, Daróczi L, Zrínyi M, Borbély J. Nanoparticles prepared by self-assembly of chitosan and poly-?-glutamic acid. Colloid Polym. Sci. 2008, 286, 343-350. [5] Hajdu I, Bodnár M, Vámosi G, Kollár J, Borbély J. Targeted Biopolymer-based Nanodevice as MRI Contrast Agent (közlésre elküldve). VII. Képalkotó Diagnosztikai Továbbképzés és Konferencia Időpont: 2012. április 5. (csütörtök) Helyszín: Best Western Hotel Hungaria (1074 Budapest, Rákóczi út 90.) LARIX Kiadó Kft. 1089 Budapest, Kálvária tér 3. II. 29. • Telefon / fax: 333-2434, 210-2682 ime@imeonline.hu • larix@larix.hu www.imeonline.hu • www.larix.hu IME X. ÉVFOLYAM KÉPALKOTÓ DIAGNOSZTIKAI KÜLÖNSZÁM 2011. OKTÓBER 21
