Nanomedycyna zmienia paradygmat rozwoju leczenia raka1. Zainspirowani ogromnym wpływem klinicznym poprzednich nanoleków przeciwnowotworowych, takich jak nanoterapie oparte na liposomach i albuminach2,3, w ciągu ostatniej dekady opracowano wiele nowatorskich preparatów. Jednak ostatnie analizy klinicznego sukcesu translacyjnego tych nanoleków przeciwnowotworowych wskazują, że tylko kilka z nich zostało zatwierdzonych do użytku klinicznego4,5. Jedną z głównych przeszkód w klinicznym przekładzie nowych nanoleków przeciwnowotworowych jest ograniczona poprawa indeksu terapeutycznego w porównaniu z bezpośrednim podawaniem wolnych związków terapeutycznych6. W związku z tym dokładna ocena skuteczności in vivo nanoleków na poziomie ogólnoustrojowym, tkankowym i komórkowym w przedklinicznych modelach zwierzęcych jest niezbędna do zidentyfikowania tych leków o optymalnych wskaźnikach terapeutycznych do przyszłego zastosowania klinicznego.
Nanomateriały mogą być znakowane radioaktywnie w celu ilościowej charakterystyki żywych zwierząt za pomocą obrazowania metodą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), która charakteryzuje się doskonałą czułością i powtarzalnością wśród wszystkich metod obrazowania klinicznego7. Na przykład, 89długo krążących nanoleków znakowanych Zr zostało scharakteryzowanych w mysich modelach raka8,9,10, a także w innych modelach chorób11. Ponadto, okres półtrwania i biodystrybucja nanoleków we krwi mogą być szeroko oceniane za pomocą pomiarów radioaktywności ex vivo w poszczególnych tkankach8. W związku z tym znakowanie radioaktywne pozwala na ilościową ocenę nanoleków na poziomie ogólnoustrojowym i tkankowym.
Co ważne, znakowane radioaktywnie nanoleki na ogół nie mogą być analizowane na poziomie pojedynczej komórki lub subkomórkowej ze względu na ograniczoną rozdzielczość przestrzenną sygnału radioaktywnego. Dlatego znakowanie fluorescencyjne okazuje się być uzupełniającą metodą oceny nanocząstek za pomocą technik obrazowania optycznego, takich jak cytometria przepływowa i mikroskopia fluorescencyjna12. W tym celu nanocząstki znakowane izotopami promieniotwórczymi i znacznikami fluorescencyjnymi mogą być oceniane ilościowo in vivo za pomocą obrazowania jądrowego i ex vivo za pomocą zliczania radioaktywności, a także mogą być szeroko charakteryzowane na poziomie komórkowym za pomocą obrazowania optycznego.
Poprzednio opracowaliśmy modułowe procedury włączania radioaktywnych i fluorescencyjnych etykiet do różnych nanocząstek, w tym lipoprotein o wysokiej gęstości (HDL)11, liposomy9,10, nanocząstki polimerowe, fragmenty przeciwciał i nanoemulsje10,13. Te znakowane nanocząstki pozwoliły na ilościową charakterystykę w odpowiednich modelach zwierzęcych na różnych poziomach, co pomogło w optymalizacji tych nanomateriałów pod kątem ich konkretnych zastosowań. W obecnym badaniu celem jest wykorzystanie nanocząstek liposomalnych - najbardziej uznanej platformy nanomedycznej14 - jako przykładu, aby zademonstrować kompleksowe procedury generowania podwójnie znakowanej nanocząstki i dokładnie scharakteryzować ją w klasycznym mysim modelu czerniaka syngenicznego B16-F1015. Na podstawie uzyskanych wyników jesteśmy przekonani, że to podejście do charakterystyki nanocząstek można zaadaptować do oceny innych nanoleków przeciwnowotworowych w odpowiednich modelach mysich.