Обоснование. Проблема рецидивирования, генерализации или метастазирования рака лёгкого до настоящего времени остаётся актуальной, несмотря на развитие диагностических и терапевтических методов лечения. Основной метод лечения локализованного рака лёгкого — хирургический. Объём резекции определяется локализацией опухоли, её распространением на окружающие ткани и статусом поражения лимфоузлов. Однако даже после удаления большой части лёгкого в здоровой ткани могут оставаться метастатические очаги. Для улучшения эффективности диагностики при операции может применяться флуоресцентно-навигационная хирургия, основанная на использовании флуоресцентных красителей, позволяющая видеть даже небольшие скопления злокачественных клеток на ранних стадиях развития опухолевого процесса.
Цель. Разработка препарата для флуоресцентно-навигационной хирургии на основе аптамеров и флуоресцентных нанокластеров золота (длины волн возбуждения флуоресценции — 365–410 нм, длины волн эмиссии — 615–650 нм).
Материалы и методы. Объект исследования — первичные культуры немелкоклеточного рака лёгкого. Для доставки золотых нанокластеров, стабилизированных глутатионом (GSH-AuNC) или альбумином бычьей сыворотки (BSA-AuNC), к клеткам рака лёгкого использовали липосомы, функционализированные ДНК-аптамером LC-17. Электронно-микроскопические изображения синтезированных нанокластеров получали с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Анализ эффективности связывания опухолевых клеток с функционализированными аптамерами липосомами, содержащими нанокластеры, проводили методом проточной цитометрии. Для оценки эффективности флуоресцентных нанокластеров использовали ткань аденокарциномы лёгкого.
Результаты. Диаметр нанокластеров BSA-AuNC и GSH-AuNC составил 1,8±0,5 и 1.5±0.3 нм, соответственно. При возбуждении светом с длиной волны 365 нм максимум эмиссии флуоресценции для BSA-AuNC составил 655 нм, а для GSH-AuNCs — 613 нм. Квантовые выходы флуоресценции для BSA-AuNC и GSH-AuNC составили 6 и 14[%], соответственно. Функционализированные аптамером LC-17 липосомы с включёнными в них GSH-AuNС и BSA-AuNС эффективно связывались с клетками аденокарциномы лёгкого и окрашивали их.
Заключение. Показана потенциальная возможность использования золотых нанокластеров, стабилизированных GSH-AuNC и BSA-AuNC, для флуоресцентно-навигационной хирургии.
Higgins K.A., Chino J.P., Berry M., et al. Local failure in resected stage N1 lung cancer: implications for adjuvant therapy // International journal of radiation oncology, biology, physics. 2012. Vol. 83, N 2. P. 727–733. doi: 10.1016/j.ijrobp.2011.07.018.
DOI: 10.1016/j.ijrobp.2011.07.018
Varlotto J.M., Yao A.N., DeCamp M.M., et al. Nodal stage of surgically resected non-small cell lung cancer and its effect on recurrence patterns and overall survival // International journal of radiation oncology, biology, physics. 2015. Vol. 91, N 4. P. 765–773. doi: 10.1016/j.ijrobp.2014.12.028.
DOI: 10.1016/j.ijrobp.2014.12.028
Burel J., Ayoubi M.E., Basté J.M., et al. Surgery for lung cancer: postoperative changes and complications—what the Radiologist needs to know // Insights into Imaging. 2021. Vol. 12. P. 116. doi: 10.1186/s13244-021-01047-w.
DOI: 10.1186/s13244-021-01047-w
Jiao J., Zhang J., Yang F., et al. Quicker, deeper and stronger imaging: A review of tumor-targeted, near-infrared fluorescent dyes for fluorescence guided surgery in the preclinical and clinical stages // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2020. Vol. 152. P. 123–143. doi: 10.1016/j.ejpb.2020.05.002.
DOI: 10.1016/j.ejpb.2020.05.002
Van Keulen S., Hom M., White H., Rosenthal E.L., Baik F.M. Evolution of fluorescence-guided surgery // Molecular Imaging and Biology. 2023. Vol. 25. P. 36–45. doi: 10.1007/s11307-022-01772-8.
DOI: 10.1007/s11307-022-01772-8
Крат А.В., Замай Т.Н., Замай Г.С., и др. Использование ДНК-аптамеров в оценке распространенности опухолевого процесса у больных раком легкого // Сибирское медицинское обозрение. 2016. Т. 5, № 101. С. 96–98. EDN: XDNMCL
Luo Z., Yuan X., Yu Y., et al. From aggregation-induced emission of Au(I)-thiolate complexes to ultrabright Au(0)@Au(I)-thiolate core-shell nanoclusters // Journal of the American Chemical Society. 2012. Vol. 134, N 40. P. 16662–16670. doi: 10.1021/ja306199p.
DOI: 10.1021/ja306199p
Khlebtsov B., Tuchina E., Tuchin V., Khlebtsov N. Multifunctional Au nanoclusters for targeted bioimaging and enhanced photodynamic inactivation of Staphylococcus aureus // RSC Advances. 2015. Vol. 5. P. 61639–61649. doi: 10.1039/C5RA11713E.
DOI: 10.1039/C5RA11713E
Zamay G.S., Kolovskaya O.S., Zamay T.N., et al. Aptamers selected to postoperative lung adenocarcinoma detect circulating tumor cells in human blood // Molecular Therapy. 2015. Vol. 23, N 9. P. 1486–1496. doi: 10.1038/mt.2015.108.
DOI: 10.1038/mt.2015.108
Zamay G.S., Ivanchenko T., Zamay T.N., et al. DNA-Aptamers for Characterization of Histological Structure of Lung Adenocarcinoma // Molecular Therapy: Nucleic Acid. 2016. Vol. 17, N 6. P. 150–162. doi: 10.1016/j.omtn.2016.12.004.
DOI: 10.1016/j.omtn.2016.12.004
Zamay G.S., Zamay T.N., Kolovskii V.A., et al. Electrochemical aptasensor for lung cancer-related protein detection in crude blood plasma samples // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 34350. doi: 10.1038/srep34350.
DOI: 10.1038/srep34350
Chumakov D., Pylaev T., Avdeeva E., et al. Anticancer properties of gold nanoparticles biosynthesized by reducing of chloroaurate ions with Dunaliella salina aqueous extract // Proc SPIE: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine. 2020. Vol. 11457. P. e1145715. doi: 10.1117/12.2564630.
DOI: 10.1117/12.2564630
Saleh S.M., Almotiri M.K., Ali R. Green synthesis of highly luminescent gold nanoclusters and their application in sensing Cu (II) and Hg (II) // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2022. Vol. 426. P. e113719. doi: 10.1016/j.jphotochem.2021.113719.
DOI: 10.1016/j.jphotochem.2021.113719
Holt D., Okusanya O., Judy R., et al. Intraoperative near-infrared imaging can distinguish cancer from normal tissue but not inflammation // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 7. P. e103342. doi: 10.1371/journal.pone.0103342.
DOI: 10.1371/journal.pone.0103342
Newton A.D., Kennedy G.T., Predina J.D. Intraoperative molecular imaging to identify lung adenocarcinomas // Journal of Thoracic Disease. 2016. Vol. 8, N 9S. P. S697–S704. doi: 10.21037/jtd.2016.09.50.
DOI: 10.21037/jtd.2016.09.50
Рында А.Ю., Олюшин В.Е., Ростовцев Д.М., Забродская Ю.М., Папаян Г.В. Сравнительный анализ флуоресцентной навигации в хирургии злокачественных глиом с использованием 5-АЛА и хлорина Е6 // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2022. № 1. С. 5–14. doi: 10.17116/hirurgia20220115.
DOI: 10.17116/hirurgia20220115
Li C.H., Kuo T.R., Su H.J., et al. Fluorescence-guided probes of aptamer-targeted gold nanoparticles with computed tomography imaging accesses for in vivo tumor resection // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. P. e15675. doi: 10.1038/srep15675.
DOI: 10.1038/srep15675