Микрокомпьютерная визуализация in vivo ортотопической модели гепатоцеллюлярной карциномы с применением контраста на основе наночастиц LaF3:Ce(5 %)Tb(15 %)

Цель исследования. Исследование эффективности нового контрастного агента LaF3:Ce(5 %)Tb(15 %) на ортотопической модели гепатоцеллюлярной карциномы.

Материалы и методы. Эксперимент выполнен на самках мышей линии BALB/c Nude. Подкожная модель была получена введением в правый бок животных опухолевой культуры клеток Hep G2. Модель ортотопической гепатоцеллюлярной карциномы получили путем имплантации в левую долю печени мышей фрагмента подкожного ксенографта Hep G2. Коллоидные водные растворы наночастиц LaF₃:Ce(5 %)Tb(15 %) готовили путем диспергирования порошка нанокристаллов в бидистиллированной воде с помощью ультразвуковой трубки в течение 30 минут. Два образца наночастиц с разными размерами (13 и 60 нм) однократно вводили мышам внутривенно в объеме 200 мкл в концентрации 40 мг/мл. Оценка изменения рентгеноконтрастности внутренних органов животных проводилась в разных временных точках (до введения наночастиц, через 5 мин., 30 мин., 1 ч., 2 ч., 4 ч., 24 ч., 48 ч. и 7 дней после введения) с помощью микрокомпьютерной томографии на приборе Quantum GX2. На 7-й день эксперимента выполняли эвтаназию животных методом дислокации шейных позвонков, забор и фиксацию в 10 % растворе нейтрального формалина органов (печень и селезенка). Изготовление срезов для гистологического исследования и их окрашивание проводилось по стандартной методике.

Результаты. Микрокомпьютерная томография показала накопление обоих образцов контраста в селезенке и здоровой ткани печени уже через 5 минут после его внутривенного введения животным с сохранением рентгенконтраста в течение всех 7 дней эксперимента. Однако не было замечено специфического накопления наночастиц в опухоли. Гистологический анализ показал слабое воздействие на структуру и клетки печени и более выраженное – в селезенке.

Заключение. Наши результаты показывают, что металлические наночастицы LaF3:Ce(5 %)Tb(15 %) могут быть использованы в экспериментах in vivo, где требуется визуализация печени и селезенки, после дополнительных исследований их долгосрочного влияния.

1. Bray F, Laversanne M, Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Soerjomataram I, et al. Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2024;74(3):229–263. https://doi.org/10.3322/caac.21834

2. Wakil A, Wu YC, Mazzaferro N, Greenberg P, Pyrsopoulos NT. Trends of Hepatocellular Carcinoma (HCC) Inpatients Mortality and Financial Burden From 2011 to 2017: A Nationwide Analysis. J Clin Gastroenterol. 2024 Jan 1;58(1):85–90. https://doi.org/10.1097/MCG.0000000000001818

3. Шапошников А. В., Кит О. И., Непомнящая Е. М., Юрьева Е. А. Гепатоцеллюлярный рак. Современные аспекты канцерогенеза. Современные аспекты канцерогенеза. Клиническая и экспериментальная морфология. 2022;11(4):5–15. https://doi.org/10.31088/CEM2022.11.4.5-15, EDN: WCSWQV

4. Anchan S, Shaikh Z, Kumari A, Thorat R. Animal models in cancer research: revolutionizing the field of oncology. In: Vijayakumar Sreelatha H, Patel S, Nagarajan P (eds) Animal Models in Research. Singapore: Springer, 2024, 363-398 p. https://doi.org/10.1007/978-981-97-0048-6_14

5. Clark DP, Badea CT. Advances in micro-CT imaging of small animals. Phys Med. 2021 Aug;88:175–192. https://doi.org/10.1016/j.ejmp.2021.07.005

6. Keklikoglou K, Arvanitidis C, Chatzigeorgiou G, Chatzinikolaou E, Karagiannidis E, Koletsa T, et al. Micro-CT for Biological and Biomedical Studies: A Comparison of Imaging Techniques. J Imaging. 2021 Sep 1;7(9):172. https://doi.org/10.3390/jimaging7090172

7. Aslan N, Ceylan B, Koç MM, Findik F. Metallic nanoparticles as X-Ray computed tomography (CT) contrast agents: A review. Journal of Molecular Structure. 2020 Nov 5;1219:128599. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.128599

8. Uthappa UT, Suneetha M, Ajeya KV, Ji SM. Hyaluronic Acid Modified Metal Nanoparticles and Their Derived Substituents for Cancer Therapy: A Review. Pharmaceutics. 2023 Jun 12;15(6):1713. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15061713

9. Baranwal J, Barse B, Di Petrillo A, Gatto G, Pilia L, Kumar A. Nanoparticles in Cancer Diagnosis and Treatment. Materials (Basel). 2023 Jul 30;16(15):5354. https://doi.org/10.3390/ma16155354

10. Колесников Е. Н., Лукбанова Е. А., Ванжа Л. В., Максимов А. Ю., Кит С. О., Гончарова А. С. и др. Способ проведения наркоза у мышей BALB/C Nude при оперативных вмешательствах. Патент Российской Федерации RU 2712916 C1. 2020 Март 02. EDN: BTQFAT

11. Кечерюкова Т. М., Гурова С. В., Гончарова А. С., Максимов А. Ю., Галина А. В., Романова М. В. и др. Сравнительная оценка методов создания ортотопической модели рака печени. Современные проблемы науки и образования. 2023;(2):94. https://doi.org/10.17513/spno.32565, EDN: ZFJIHU

12. Dam DHM, Culver KSB, Kandela I, Lee RC, Chandra K, Lee H, et al. Biodistribution and in vivo toxicity of aptamer-loaded gold nanostars. Nanomedicine. 2015 Apr;11(3):671–679. https://doi.org/10.1016/j.nano.2014.10.005

13. Lin Z, Monteiro-Riviere NA, Riviere JE. Pharmacokinetics of metallic nanoparticles. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2015;7(2):189–217. https://doi.org/10.1002/wnan.1304