悪性腫瘍の検出のための高感度光音響/磁気共鳴デュアルイメージングプローブ

Sensitive Photoacoustic/Magnetic Resonance Dual Imaging Probe for Detection of Malignant Tumors.

• Ning Ding
• Kohei Sano
• Kengo Kanazaki
• Yoichi Shimizu
• Hiroyuki Watanabe
• Takeshi Namita
• Tsuyoshi Shiina
• Masahiro Ono
• Hideo Saji

抄録

手術で腫瘍を完全に除去するためには、術前と術中の両方にプローブが必要です。腫瘍の診断には、精密な術前診断法として磁気共鳴イメージング（MRI）が広く用いられてきましたが、最近では、レーザーを照射した光吸収体に熱弾性的に誘起された超音波を検出する光音響イメージング（PAI）が術中（または術前）に用いられるようになってきました。酸化鉄ナノ粒子（ＩＯＮＰ）は、ＭＲとＰＡの両方のイメージングプローブとして使用することができる。我々は、MR/PAイメージングプローブとしてのIONPsの感度を向上させるために、多数のIONPs（Lipo-IONPs）をカプセル化したリポソームを新たに調製した。興味深いことに、Lipo-IONPsは、同濃度の分散したIONPsと比較して、PAおよびMRシグナルがそれぞれ2.6倍および3.8倍高いことがわかった。さらに、トラスツズマブ（Tra）（抗ヒト上皮成長因子受容体2（EGFR2；HER2）モノクローナル抗体）をリポソーム表面に導入し、腫瘍悪性腫瘍に関連するHER2を検出しました。細胞内取り込み試験では、Tra-lipo-IONPがHER2陽性腫瘍細胞に取り込まれ、HER2特異的なMR/PAデュアルイメージングが達成されました。最後に、放射性標識されたTra-Lipo-IONPを用いた生物分配試験では、HER2特異的な腫瘍蓄積が示された。結論として、感度の高いMR/PAデュアルイメージングのためのプラットフォームとしてのLipo-IONPsの有用性と、Tra-Lipo-IONPsを用いたHER2特異的腫瘍MR/PAイメージングの可能性を示した。

In order to completely remove tumors in surgeries, probes are needed both preoperatively and intraoperatively. For tumor diagnosis, magnetic resonance imaging (MRI) has been widely used as a precise preoperative method, and photoacoustic imaging (PAI) is a recently emerged intraoperative (or preoperative) method, which detects ultrasonic waves thermoelastically induced by optical absorbers irradiated by laser. Iron oxide nanoparticles (IONPs) can be used as both MR and PA imaging probes. In order to improve the sensitivity of IONPs as MR/PA imaging probes, we newly prepared liposomes encapsulated with a number of IONPs (Lipo-IONPs). Interestingly, Lipo-IONPs showed 2.6 and 3.8-times higher PA and MR signals, respectively, compared to dispersed IONPs at the same concentration. Furthermore, trastuzumab (Tra) (anti-human epidermal growth factor receptor 2 (EGFR2; HER2) monoclonal antibody) was introduced onto the surface of liposomes for detection of HER2 related to tumor malignancy. In an cellular uptake study, Tra-Lipo-IONPs were taken up by HER2-positive tumor cells and HER2-specific MR/PA dual imaging was achieved. Finally, a biodistribution study using radiolabeled Tra-Lipo-IONPs showed HER2-specific tumor accumulation. In conclusion, we demonstrated the usefulness of Lipo-IONPs as platforms for sensitive MR/PA dual imaging and the possibility of HER2-specific tumor MR/PA imaging using Tra-Lipo-IONPs.

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