نقشه برداری فوتوآکوستیک اکسیژن رسانی تومور، اثربخشی رادیوتراپی را پیش بینی می کند

نقشه برداری فوتوآکوستیک اکسیژن رسانی تومور، اثربخشی رادیوتراپی را پیش بینی می کند

تمبر زمان: 18 آوریل 2023 ساعت 4:45 صبح

محققان دانشگاه میشیگان
گروه تحقیق Janggun Jo، Mingyang Wang، Kaiwei Chang و Wei Zhang (از چپ به راست) و همکارانش در دانشگاه میشیگان تصویربرداری شیمیایی PA را با استفاده از TTCCNE با هدف پیش‌بینی پاسخ تومور به پرتودرمانی توسعه داده‌اند. (با احترام: Janggun Jo)

پیشرفت‌ها در پرتودرمانی انقلابی در درمان سرطان ایجاد کرده است، اما اثربخشی درمان می‌تواند به طور قابل توجهی در بین بیماران متفاوت باشد. پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های تصویربرداری، پزشکان را قادر می‌سازد تا تغییرات در ساختار تومور را برای ارزیابی پاسخ به پرتودرمانی بررسی کنند.

در حالی که ایجاد تغییرات ساختاری ممکن است هفته ها طول بکشد، ریزمحیط تومور می تواند یک شاخص قوی برای اثربخشی درمان باشد. تومورهای با اکسیژن کم - تومورهای هیپوکسیک - در برابر پرتودرمانی مقاومت بیشتری دارند. به این ترتیب، نظارت بر سطوح اکسیژن‌رسانی تومور در زمان واقعی می‌تواند ارائه درمان شخصی‌شده را امکان‌پذیر کند و در نتیجه کارایی درمان را بهبود بخشد. با این هدف، یک تیم در دانشگاه میشیگان در حال بررسی استفاده از تصویربرداری فوتوآکوستیک (PA) برای ترسیم سطح اکسیژن تومور است.

برای به دست آوردن تصاویر PA، پالس های لیزری به بافت مورد نظر ارسال می شود. نور تا حدی جذب می شود و سطح جذب بستگی به طول موج لیزر و ضریب جذب مواد مورد نظر در آن طول موج دارد. این جذب نور منجر به انبساط ترموالاستیک در بافت و انتشار بعدی اولتراسوند می شود که با یک مبدل آرایه اولتراسوند شناسایی شده و برای ساخت تصویر PA تجزیه و تحلیل می شود.

با استفاده از طول موج های برخوردی متعدد، نویسنده اول جانگگون جو، نویسنده ارشد رائول کوپلمن و تیم آنها یک فناوری تصویربرداری عملکردی PA برای تصویربرداری شیمیایی پارامترهای ریزمحیط تومور، مانند pH، و سطوح پتاسیم یا اکسیژن در بافت توسعه داده‌اند. آنها یافته های خود را در گزارش می کنند ACS نانو.

محققان تصویربرداری PA را با نانو عناصر ساختار شیمیایی هدف‌دار تومور (TTCCNE) ترکیب کردند که به عنوان کنتراست PA عمل می‌کنند تا توزیع اکسیژن در تومور را تجسم کنند. آنها نانوذرات را با ترکیب کردن نشانگر فسفرسانس Oxyphor G2 با نانوذرات پلی آکریل آمید (PAA) که طول عمر فسفرسانس طولانی دارند (254-281 میکرو ثانیه) ایجاد کردند. با استفاده از دو پالس لیزر - پرتوهای پمپ و پروب - می توان فروپاشی نمایی فسفرسانس را اندازه گیری کرد. این میزان پوسیدگی به شدت با سطوح اکسیژن رسانی در ریزمحیط تومور مرتبط است.

تصویربرداری طول عمر فوتو آکوستیک از اکسیژن رسانی تومور

محققان تکنیک تصویربرداری طول عمر فوتو آکوستیک (PALT) خود را با هدف پیش‌بینی پاسخ تومور به پرتودرمانی توسعه دادند.

پیش بینی پاسخ رادیوتراپی
پیش بینی پاسخ رادیوتراپی نانوذرات G2-PAA در تومور، تصویربرداری PALT از اکسیژن‌رسانی بافت را قادر می‌سازد، که با بافت‌شناسی رنگ‌آمیزی تومور که نشان‌دهنده آسیب DNA ناشی از تشعشع است، مرتبط است. (حسن نیت: ACS نانو 10.1021/acsnano.2c09502)

برای ارزیابی تکنیک در داخل بدنآنها بیگانه‌گرافت‌های مشتق از بیمار سرطان سینه منفی سه‌گانه، تهاجمی‌ترین شکل سرطان سینه را در لایه‌های چربی پستانی موش کاشتند. هنگامی که تومور رشد کرد، آنها نانوذرات G2-PAA را از طریق سیاهرگ دم حیوان تزریق کردند که سپس در تومور انباشته شد.

این تیم یک پرتو پمپ 630 نانومتری را به تومور رساند که به عنوان منبع تحریک عمل می‌کند و از یک پرتو پروب 920 نانومتری برای نظارت بر پوسیدگی حالت برانگیخته استفاده کرد که امکان ایجاد تصاویر PALT از اکسیژن‌رسانی تومور را فراهم کرد. در حالی که اکسیژن رسانی خون تنها ارزیابی غیرمستقیم اکسیژن رسانی بافت را فراهم می کند، تصویربرداری اکسیژن مبتنی بر PALT ارزیابی مستقیمی از سطح اکسیژن در بافت ارائه می دهد.

تصاویر PALT پاسخ تومور را پیش بینی می کند

سپس، محققان موش‌ها را با پرتودرمانی تحت درمان قرار دادند و دوز کلی 6 گری را با نرخ دوز 1.5 گری در دقیقه به تومور دادند. پس از اتمام درمان، آنها تومورها را برداشت و رنگ آمیزی بافت شناسی را برای تعیین توزیع آسیب DNA انجام دادند.

برای بررسی اینکه آیا این روش می‌تواند پاسخ تومور را پیش‌بینی کند، محققان آسیب DNA را با تصاویر PALT به‌دست‌آمده قبل از تحویل درمان مقایسه کردند. آنها ارتباط فضایی عالی بین غلظت اکسیژن تومور قبل از درمان تعیین شده با استفاده از PALT و آسیب DNA ناشی از تشعشع که از طریق رنگ آمیزی بافت شناسی نشان داده شده است را شناسایی کردند.

با افزایش غلظت اکسیژن، حساسیت پرتوی سلول‌ها در مقایسه با مناطقی که اکسیژن‌رسانی کمتری دارند، به سرعت افزایش می‌یابد. از آنجایی که تصاویر PALT از اکسیژن رسانی تومور به صورت مکانی حل شده می توانند توزیع متنوعی از نواحی هیپوکسیک را شناسایی کنند، جو ادعا می کند که "تصویربرداری PA از اکسیژن رسانی تومور با استفاده از TTCCNE قادر به پیش بینی پاسخ تومور به پرتودرمانی است، بنابراین تصمیمات درمانی شخصی را ممکن می سازد".

تیم بر این باور است که تصویربرداری PA را می توان بیشتر تعمیم داد، به عنوان مثال، سطح اسیدیته و پتاسیم تومور را کنترل کرد. جو می گوید: "با استفاده از TTCCNE مناسب، تصویربرداری شیمیایی PA می تواند اثر شیمی درمانی (یا داروهای خاص) و همچنین درمان ایمونوتراپی را برای تومور بیمار پیش بینی کند و بنابراین انتخاب بین این سه روش درمانی در مقابل جراحی را هدایت کند." .

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک