Группа немецких ученых из Бременского университета Якобса и Института молекулярной фармакологии имени Лейбница обнаружила, что контраст для ксеноновой магнитно-резонансной томографии на основе кукурбитурилов (макроциклических соединений в форме тыквы) приблизительно в сто раз «лучше», чем применяющийся сейчас. Ксеноновая МРТ с кукурбитурилами может быть использована для молекулярной диагностики различных типов клеток опухолей, что позволяет подбирать лечение индивидуально в каждом отдельном случае. Результаты работы опубликованы в двух статьях в Angewandte Chemie International Edition и Chemical Science.

Структура кукурбит[6]урила. Изображение: Wikimedia Commons

Кукурбитурилы – тривиальное название органических кавитандов (макроциклических соединений, содержащих полость и способных охватывать комплементарные молекулы или ионы), составленных из гликоурильных фрагментов, соединенных через метиленовые мостики. Свое название получили за внешнее сходство формы молекулы с тыквой (лат. cucurbitus).

Комплексные соединения кукурбитурилов с ксеноном очень лабильны, замещение ксенона на другой субстрат происходит в подобных комплексах приблизительно в сто раз быстрее, чем в других комплексах, за счет чего кукурбитурилы представляют собой гораздо лучший контраст для ксеноновой магнитно-резонансной томографии.

Спектр ядерного магнитного резонанса свободного и связанного ксенонов. Изображение: Kunth et al. DOI: 10.1039/c5sc01400j

Для получения изображений авторы вводят гиперполяризованный ксенон (ксенон, магнитные свойства которого значительно увеличены путем накачки) в тестовый раствор, содержащий «молекулы-клетки», затем получают МРТ изображение, показывающее распределение ксенона в образце. Ксенон, связанный с кукурбитурилом, не обладает намагниченностью, что приводит к появлению темных пятен на изображении. Преимуществам кукурбитурилов в МРТ посвящена статья в Chemical Science.

Первоначальные тесты на клеточных материалах также показали, что кукурбитурилы способны связываться с определенными белками и гликанами, которые обычно обнаруживают в раковых клетках. На основе подобной реакции можно сделать заключение о злокачественности клетки. Одной из особенностей этого метода является высокая чувствительность. Для обнаружения опухоли на МРТ требуется крайне низкое количество злокачественного клеточного материала.

При введении нескольких контрастных веществ при МРТ врачи, не прибегая к биопсии, способны классифицировать обнаруженные раковые клетки на молекулярном уровне, благодаря чему возможен подбор терапии индивидуально под каждый тип опухоли. Ксеноновая магнитно-резонансная томография также имеет преимущество над классической, поскольку ксенон не является источником радиоактивного излучения, а кукурбитурилы в тестах на мышах доказали свою безвредность.

Автор: Евгений Анохин