9 ноября 2020

Ученые ИТЭФ предложили диагностировать рак по уровню оксигенации ткани

Яндекс Административное здание ИТЭФ Яндекс

Ученые НИЦ "Курчатовский институт" - ИТЭФ сделали важный шаг на пути к созданию нового прецизионного метода диагностики онкологических заболеваний. Они предложили определять местоположение опухоли с помощью атома позитрония. Анализируя его взаимодействие с молекулами растворенного кислорода, можно установить уровень оксигенации ткани и сделать вывод – присутствуют ли в ней патологические изменения. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

"Растворенный молекулярный кислород участвует в важнейших биохимических процессах, протекающих в живых организмах. Известно, что его концентрация в злокачественных опухолях заметно ниже, чем в здоровых тканях. На различии уровня оксигенации нормальных и раковых клеток и основан предложенный нами принцип диагностики",

- пояснил начальник лаборатории физической химии НИЦ "Курчатовский институт" - ИТЭФ Сергей Всеволодович Степанов.

Исследователи установили, что определять локальную концентрацию растворенного кислорода в различных средах можно с помощью атомов позитрония. Они изучили, как эти экзотические частицы ведут себя в воде и других жидкостях, насыщенных или обедненных кислородом. Оказалось, что время жизни позитрония в среде четко коррелирует с уровнем оксигенации. В экспериментах ученые использовали как жидкости, максимально обогащенные кислородом, так и те, из которых он был полностью удалён.

Подход, разработанный учеными, может послужить основой для создания дополнительного метода диагностики с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

"Актуальность проблемы пространственной локализации опухолей крайне высока. Обнаруженная нами корреляция и основанная на ней идея использовать атом позитрония для диагностики в ближайшее десятилетие может существенно повлиять на развитие позитронно-эмиссионной томографии",

- отметил Сергей Всеволодович Степанов. Для реализации нового метода в будущем ПЭТ-сканер нужно будет превратить еще и во временной позитронный спектрометр, который позволит получать данные о пространственном расположении опухолей с высоким разрешением.

Современная позитронно-эмиссионная томография в сочетании с компьютерной томографией (ПЭТ-КТ) даёт возможность отслеживать распределение в организме биологически активного радиофармпрепарата и, таким образом, визуализировать патологические ткани. В настоящее время для диагностики широко применяется радиофармпрепарат на основе фтора-18 и глюкозы.

Показатели оксигенации ткани свидетельствуют о степени ее насыщения кислородом.

Атом позитрония - электромагнитно связанная система, состоящая из электрона и позитрона. 

Российский научный центр "Курчатовский институт" был образован Указом Президента России в ноябре 1991 года на базе созданного в 1943 г. Института атомной энергии им. И.В.Курчатова (в то время Лаборатории N 2 Академии наук СССР) и стал первым государственным национальным научным Центром России. Центр подчинен непосредственно Правительству России и не входит в состав Российской Академии наук и отраслевых министерств.