Horisondi maikuu numbris oli artikkel, milles räägiti cfDNA (cell-free DNA) ehk rakuvaba DNA võimalikust kasutamisest vähidiagnostikas. cfDNA võimaldab tuvastada, kas inimese kehas on kuskil vähirakke ehk tegu on hea lihtsa biomarkeriga, mis ütleb, et kehas on kasvaja.

Paraku ei ole cfDNA selektiivne ega ütle, milline see kasvaja on või kus ta kehas täpselt asub. Artikli autorilt uurides ütles ta, et konkreetse kasvaja asukoha tuvastamiseks oleks hea kasutada magnetresonantstomograafia ehk MRT abi.

KBFI teadurid Liis Seinberg ja Jasper Adamson tegelevad nanoosakeste baasil niisuguse kontrastaine väljatöötamisega, mis aitab parandada MRT tundlikkust kontrastaine suhtes ja võimaldab nii tuvastada erinevaid haigusi, sealhulgas ka kasvajaid.

Kuidas kontrastained inimese kehasse saavad?
Kontrastaineid manustatakse verre süstides või neid sisse juues. 
Kontrastained valguvad mööda keha laiali.

Praegu on kõige levinumalt kasutusel gadoliiniumi baasil kontrastained. Gadoliinium, mille sümbol on Gd, on haruldane muldmetall. Kahjuks on ta aga inimesele mürgine. Seetõttu „pakitakse“ gadoliiniumi ioon kaitsva makromolekuli sisse, mis tagab selle, et ioon ei satu otsesesse kontakti ogranismiga ning neerud väljutavad kontrastaine makromolekuli.

Gadoliiniumi baasil MRT kontrastaineid peetakse väga ohututeks. See tähendab, et allergilise või muu patsiendile ohtliku reaktsiooni tekke tõenäosus on väga väike. Siiski ei soovitata kasutada gadoliiniumi baasil kontrastaineid tõsise neerupuudlikkusega ja ka mõningate teiste patoloogiatega patsientidel. Praegu kasutatavad gadoliiniumi sisaldavad kontrastained on terviserisk näiteks neeru- või maksapuudulikkusega patsientidele, rasedatele või imetavatele emadele.

Seinbergi ja Adamsoni eesmärk on välja töötada raual põhinev kontrastaine. Erinevalt gadoliiniumist on raud ohutum, kuna on meie organismile elemendina omasem.

Tugevamalt magnetiline raud

Raudoksiidi nanoosakesi kasutatakse juba praegu kontrastainete arendamisel ja mõnedes MRT analüüsides on see häid tulemusi andnud. Seinberg ja Adamson aga püüdlevad rauapõhiste kontrastainete poole, millel on veel paremad magnetilised omadused.

„Meie idee on kasutada puhta raua nanoosakesi, millel erinevalt rauadoksiidist on paremad omadused ja tugevam magneetuvus,“ selgitab Seinberg. Seega on võimalik MRT analüüsi teha täpsemaks. Nii saab MRT pildi abil täpsemini kuvada muutusi organismis ning sellest on suur abi vähi varase staadiumi uuringutes, mis teeks haiguse kiiremini ja kergemini ravitavaks.

Täpse suuruse ja sobivusega osakese väljatöötamine on aga aja- ja töömahukas. Osakeste süntees ja selle optimeerimine on võtnud aasta jagu tööd, märgib Adamson. Sellele järgnenud magneetuvuse ja struktuuri mõõtmised on omakorda aega nõudnud.

Rauapõhiste nanoosakeste kitsaskoht on aga see, et need kipuvad inimkehas väga kiiresti oksüdeeruma. Seetõttu oli oluline katta need nanoosakesed polümeerkihiga, mis hoiaks nad stabiilsena. KBFI teine uurimisrühm, mille juht on uurija-professor Anne Kahru, dr Olesja Bodarenko tegi neile osakestele ka toksilisuskatsed, mis näitasid, et nanoosakesed ei ole inimkehale mürgised.

TÜ kliinikumi MRT masin tuli appi

Hiljuti jõudsid Seinberg ja Adamson selleni, et kasutades Tartu ülikooli kliinikumi kliinilist MRT masinat, tegid nad rauapõhise kontrastaine lahustest pilte. Piltide analüüsimisel on võimalik tuletada kontrastaine relaksatsiooni parameetrid, mis näitavad kui tundlik on MRT seade antud kontrastaine suhtes ja kui palju kontrastaine kudedes prootonite relaksatsiooni mõjutab. Prootonite relaksatsioonikiiruse erisus võimaldabki MRT kujutised formeerida.

Kui inimkehasse panna midagi, millel on suurem küllastusmagneetumus, näiteks rauaosakesed, siis see mõjutab ka organismis olevaid prootoneid.

Praegu on Seinberg ja Adamson teinud oma katseid vaid tehislikul koesarnasel materjalil, mitte päris organitel ega loomadel. Nende katsed näitavad, et oma suure magneetuvuse tõttu võimaldab raud organitest pilte teha täpsemini ja kiiremini. Viimane tähendab, et saab uurida suuremat hulka inimesi.

Teadlaste ees seisab aga veel hulk uurimistööd. Näiteks on oluline, et nanoosakesed ei koguneks maksa, mis kipub endasse võtma kehavõõraid aineid ja osakesi. Dr. Seinbergi sõnul on osa teadusuuringud näidanud, et uuritavas suuruses osakesed peaksid kehast väljuma nädala jooksul, kuid samamoodi on ka kriitilisemaid uuringuid, mis väidavad, et väljumine siiski nii kiire ei ole.

KBFI nanoosakeste uurimisrühmad
Jasper Adamson kaitses oma doktorikraadi Oxfordi ülikoolis, Liis Seinberg aga Kyoto ülikoolis, ning tema praegune teadustöö jätkab seal alustatut. 2016. aasta mais pälvis Liis Seinberg esimese Euroopa naisteadlasena Jaapani Pulber ja Pulbermetallurgia Assotsiatsiooni teaduspreemia uuendusliku teadustöö eest. Sven Telliskivi, kes on lõpetanud Londoni ülikooli kolledži ja kes töötab biomeditsiinitehnika insenerina, nõustab teadureid MRT analüüsides. Mait Nigul, kes töötab meditsiinifüüsikuna Tartu ülikooli kliinikumis, aitas MRT katse läbi viialaborist, kelle uuringud nanoosakeste bioloogiliste mõjude kohta on Liis Seinbergi uuringutega tihedalt seotud.KBFI teadurid on jätkuvalt avatud uutele projektidele ja koostööpartneritele nii avalikus kui ka erasektoris.

 Dr Jasper Adamson, KBFI teadur koos 800 MHz tuumamagnetresonantsi spektromeetriga analüüsides ainete keemilist struktuuri. Foto: Siim Lõvi/ERR