Российские химики разработали органический препарат, применяемый врачами перед сеансом магнитно-резонансной томографии с использованием контрастных веществ. Ученые модифицировали белок плазмы крови альбумин, внедрив в него молекулы нитроксильных радикалов. От предыдущих аналогичных препаратов новый отличается тем, что не содержит токсичных металлов в составе и создан на органической основе, а также сильнее увеличивает точность МРТ. О своей работе ученые сообщили в журнале Molecules. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.
Стандартный метод магнитно-резонансной томографии (МРТ) основан на явлении ядерного магнитного резонанса и связан с особенностями магнитных свойств некоторых ядер, в первую очередь водорода. Сперва мощное постоянное магнитное поле выстраивает направление магнитных моментов ядер – спинов. Затем под воздействием переменного магнитного поля они начинают двигаться, что создает электромагнитный сигнал, который фиксирует томограф и на его основе создает изображение изучаемого объекта.
Ткани по-разному насыщены водородом, а потому при измерении электромагнитного отклика области организма будут отличаться. Лучше всего МРТ подходит для анализа органов, в которых содержится больше всего воды, например мозга или кровеносных сосудов. Но иногда этот способ приходится применять и для других частей тела, и пациенту прописывают курс специальных препаратов, улучшающих «видимость» для аппарата МРТ. В частности, такой подход используется при поиске мелких метастазов. Однако подобные препараты содержат в своем составе токсичный металл гадолиний, поэтому Европейское агентство лекарственных средств ограничило для врачей доступ к этим веществам — теперь введение контрастных препаратов возможно только в маленьких дозах и в случаях, когда контрастная томография необходима.
«Химики давно заметили потенциал органических препаратов для проведения контрастной МРТ. Наша научная группа поставила себе задачу — найти органическое вещество, соответствующее четырем параметрам: оно должно присутствовать в норме в организме пациента, у него должна быть маленькая действующая концентрация, высокая растворимость и совместимость с организмом. В результате мы выбрали сывороточный альбумин человека — белок, содержащийся в крови и спинномозговой жидкости. Препараты на основе альбумина использовались для МРТ и раньше, но в своем исследовании мы решили развить потенциал этого белка. Совместив пространственно затрудненные для влияния посторонних факторов нитроксильные радикалы и сывороточный альбумин, мы получили четыре разновидности нашего препарата HSA-NIT», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Игорь Григорьев, доктор химических наук, главный научный сотрудник лаборатории азотистых соединений Новосибирского института органической химии имени Н. Н. Ворожцова.
В ходе испытаний ученые проверяли устойчивость препарата и показали его низкую токсичность на уровне природного белка. Известно, что нитроксильный радикал восстанавливается в организме постепенно при помощи природных восстановителей — по этому параметру HSA-NIT превосходит своих предшественников в разы. Также ученые отметили, что белок в составе препарата выводится из крови человека в течение 25 дней — в случае металлосодержащих контрастных веществ за такое время у пациента могло бы ухудшиться здоровье из-за их токсичности, но при использовании HSA-NIT такого риска нет, и окно для съемки МРТ увеличивается.
Исследование российских химиков показало, что использование сывороточного альбумина при создании контрастных препаратов поможет улучшить продуктивность и точность процесса МРТ. Ученые считают, что в будущем возможно сильно увеличить количество нитроксильных радикалов в препарате, чтобы продолжить усовершенствование МРТ с применением контрастных веществ, ведь даже нынешней точности томографии может не хватать для диагностирования некоторых заболеваний. Следующей целью исследователей станет разработка новых конъюгантов, для большего контрастирования тканей пациента.