Учёные нашли новый способ «подсветки» молекул для ПЭТ-сканирования

Представьте, что можно наблюдать за работой органов и тканей в реальном времени. Именно такую возможность даёт позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — технология, открывающая для врачей и исследователей окно в клеточные процессы.

Метод 1: Радио-ВЭЖХ анализ [¹¹C]фтороформа, демонстрирующий в данном случае чистоту 80%. Автор: Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady2969

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Science, химик из Виргинского технологического института Вэй Лю и его аспирант Чао Ван нашли новый способ маркировки молекул для ПЭТ-сканирования. Это открытие может привести к улучшению процессов, получению более качественных изображений и, возможно, к более эффективному лечению.

Как работает ПЭТ-визуализация в медицине

ПЭТ-сканирование — это важнейший инструмент в медицине. Оно позволяет врачам и учёным визуализировать функционирование органов и тканей на клеточном уровне. Технология помогает диагностировать и отслеживать такие заболевания, как рак, оценивать расстройства мозга, например, эпилепсию, и даже анализировать состояние сердца.

В основе метода лежат радиоактивные атомы — радиоизотопы. Химики присоединяют их к определённым молекулам в зависимости от исследуемого органа или ткани. Внутри организма эта молекула, называемая ПЭТ-трейсером, направляется к своей цели и «загорается» на скане.

ПЭТ-трейсеры в основном используют два радиоизотопа: углерод-11 и фтор-18. Углерод-11 хорошо работает, но распадается всего за 20 минут, что ограничивает его применение. Фтор-18 сохраняется два часа, что делает его более практичным, однако присоединение его к ключевым молекулам долгое время оставалось серьёзной проблемой.

Метод 2: Изображение частично автоматизированной установки для производства [¹¹C]фтороформа. Автор: Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady2969

Прорыв в дизайне трейсеров

Лю и его команда в сотрудничестве с Виктором Пайком из Национального института психического здоровья решили эту проблему. Они создали способ добавления фтора-18 к трифторметильным группам — части молекулы, которая встречается во многих лекарствах, одобренных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Эти группы широко используются в фармацевтическом дизайне, так как могут улучшать стабильность, эффективность и биодоступность лекарств, но их было крайне сложно пометить фтором-18.

Используя медь в качестве «моста», команда смогла перенести фтор-18 в эти группы. Это позволило маркировать части молекул, которые ранее были недоступны. Метод работает со сложными, похожими на лекарства структурами и может быть адаптирован даже для углерода-11, предоставляя исследователям новую гибкость в создании ПЭТ-трейсеров.

Этот прорыв значительно расширяет спектр молекул, которые можно визуализировать в организме. Многие заболевания и биологические процессы сегодня не имеют подходящих ПЭТ-трейсеров просто потому, что необходимая химия была невозможна — до сих пор.

«Это может потенциально революционизировать то, как вся область разрабатывает молекулы-трейсеры для визуализации важных мишеней», — заявил Вэй Лю.

Открывая новые способы маркировки молекул, работа Лю может привести к более ранней диагностике и целенаправленному лечению заболеваний, которые остаются сложными для обнаружения.

Дополнительная информация: Chao Wang et al, Trifluoromethylation of alkyl electrophiles with¹¹C- or¹⁸F-labeled fluoroform for PET applications, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady2969

Источник: Virginia Tech