References

ssmu

Бюллетень сибирской медицины

Bulletin of Siberian Medicine

1682-03631819-3684

Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

10.20538/1682-0363-2011-6-79-85

ssmu-1506

Research Article

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

LITERATURE REVIEW

Современные подходы к созданию контрастных препаратов для магнитно-резонансной томографической диагностики

Current approaches to development of contrast agents for MRI diagnostics

Сорокина

К. Н.

Sorokina

K. N.

канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

Тулупов

А. А.

Tulupov

A. A.

канд. мед. наук, ст. науч. сотрудник

Толстикова

Т. Г.

Tolstikova

T. G.

д-р хим. наук, профессор, руководитель лаборатории фармакологических исследований

Усов

В. Ю.

Ussov

V. Yu.

Усов Владимир Юрьевич, д-р мед. наук, руководитель отделения рентгеновских и томографических методов диагностики

тел. 8 (382-2) 55-71-49, факс: 8 (382-2) 55-50-57

ussov1962@yandex.ru

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАНРоссия

Институт «Международный томографический центр» СО РАНРоссия

Институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАНРоссия

2011

28122011

1067985

2011

Сорокина К.Н., Тулупов А.А., Толстикова Т.Г., Усов В.Ю.

Sorokina K.N., Tulupov A.A., Tolstikova T.G., Ussov V.Y.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/1506

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является признанным методом, широко применяющимся для диагностики широкого круга заболеваний. Несмотря на непрерывное совершенствование метода, часто при проведении МРТ возникают показания к использованию контрастных препаратов с целью уточнения диагноза. В обзоре рассмотрены свойства наиболее распространенных классов препаратов макромолекулярных парамагнитных контрастных агентов (препараты на основе Gd(III), Fe(II) и Mn(II)), а также область их применения в диагностике. Приведены сведения о некоторых современных подходах к разработке новых экспериментальных адресных контрастных препаратов, в том числе и на основе антител, наночастиц и дендримеров, а также достижения в их применении для ранней диагностики патологии сердечно-сосудистой системы, онкологических заболеваний и рассеянного склероза.

Magnetic resonance imaging (MRI) is primarily used in medical imaging to visualize the structure and function of the body and essential tool for diagnostics of broad range of pathologies. But still in a growing number of cases there are indications to use contrast agent to delineate areas of interest and for more precise diagnosis definition. In a review the properties and clinical applications of most popular paramagnetic contrast agents based on Gd(III), Fe(II) и Mn(II) are discussed. It is also focused on discussion of modern experimental targeted contrast agents (conjugates of antibodies, nanoparticles and dendrimers) and advances of their application for early diagnostics of most common pathologies: cardiovascular, cancer and Alzheimer diseases.

магнитно-резонансная томографияконтрастные агенты для МРТэкспериментальные контрастные препараты

magnetic resonance imagingcontrast agents for MRIexperimental contrast agents

References1

Алиханов А.А., Шимановский Н.Л Преимущества применения одномолярного гадолиний-содержащего магнитнорезонансного контрастного средства по сравнению с полумолярными препаратами при диагностике рассеянного склероза//Мед. визуализация. № 5. 2008. С. 73-80.

Белянин М.Л., Бородин О.Ю., Филимонов В.Д., Усов В.Ю. Визуализация поглощения миокардом фенилпентадекановой кислоты, меченой Mn(II)-ДТПА, с использованием низкопольной магнитно-резонансной томографии в эксперименте//Мед. визуализация. 2007. № 2. С. 124-129.

Кармазановский Г.Г., Шимановский Н.Л. Диагностическая эффективность нового магнитно-резонансного контрастного средства «Примовист» (гадоксетовая кислота) при выявлении первичных и вторичных опухолей печени//Мед. визуализация. 2007. № 6. С. 135-143.

Коновалов А.Н., Корниенко В.Н., Пронин И.Н. Магнитно-резонансная томография в нейрохирургии. М.: Кондор-М., 1997. 697 с.

Летягин А.Ю., Сорокина К.Н., Толстикова Т.Г. и др. Оценка магнитно-резонансных визуализационных свойств новых нитроксильных радикалов на модели лимфомы RLS//Бюл. эксп. биологии и медицины. 2007. Т. 143, № 2. С. 202-206.

Овчаренко В.И., Фурсова Е.Ю., Толстикова Т.Г. и др. Имидазол-4-ильные 2-имидазолиновые нитроксильные радикалы -новый класс перспективных контрастных средств для магнитно-резонансной томографии//Докл. АН. 2005. Т. 404, № 1. С. 171-174.

Ринк П.А. Магнитный резонанс в медицине. М.: ГЭОТАР-Мед, 2003. 297 с.

Тютин Л.А., Рохлин Е.А., Дыскин Г.Д. и др. Использование магнитно-резонансной томографии в изучении центральной нервной системы//Морфология. 1994. Т. 106, № 4. С. 165-168.

Усов В.Ю., Бородин О.Ю., Белянин М.Л., Филимонов В.Д. Оценка возможностей использования парамагнитного комплекса Mn(II)-EDТА для контрастирования при магнитно-резонансной томографии//Мед. визуализация. 2002. № 4. С. 133-137.

Усов В.Ю., Белянин М.Л., Бородин О.Ю. и др. Применение Mn-ДТПА для парамагнитного контрастирования при магнитно-резонансной томографии -результаты доклинических исследований и сравнения с Gd-ДТПА//Мед. визуализация. 2007. № 4. С. 128-133.

Усов В.Ю., Белянин М.Л., Бородин О.Ю. и др. Доклинические испытания Mn-этилендиаминтетраацетата в качестве парамагнитного контрастного препарата для МР-томографии//Мед. визуализация. 2006. № 6. С. 134-144.

Якобсон М.Г., Подоплелов А.В., Рудых С.Б. Введение в МР-томографию. Новосибирск: СО РАМН. 1991. 271 с.

Ahlstrom H., Gehl H.B. Overview of Mn-DPDP as a pancreas-specific contrast agent for MR imaging//Acta Radiol. 1997. V. 38, № 4. С. 660-664.

Artemov D., Mori N., Ravi R., Bhujwalla Z.M. Magnetic resonance molecular imaging of the HER-2/neu receptor//Cancer Res. 2003. V. 63, № 11. С. 2723-2727.

Arvella P. A closer look at amphetamine-induced reverse transport and trafficking of the dopamine and norepinephrine transporters//Prog. Pharmacol. 1979. № 2. P. 69-112.

Aslanian V., Lemaignen H., Bunouf P. et al. Evaluation of the clinical safety of gadodiamide injection, a new nonionic MRI contrast medium for the central nervous system: a European perspective//Neuroradiology. 1996. V. 38, № 6. P. 537-541.

Atanasijevic T., Shusteff M., Fam P., Jasanoff A. Calcium-sensitive MRI contrast agents based on superparamagnetic iron oxide nanoparticles and calmodulin//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. V. 103, № 40. P. 14707-14712.

Blankenberg F.G., Strauss H.W. Noninvasive strategies to image cardiovascular apoptosis//Cardiol. Clin. 2001. V. 19, № 1. P. 165-172.

Braun R.D., Gradianu M., Vistisen K.S. et al. Manganese-enhanced MRI of human choroidal melanoma xenografts//Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2007. V. 48, № 3. P. 963-967.

Broome D.R., Girguis M.S., Baron P.W. et al. Gadodiamide-associated nephrogenic systemic fibrosis: why radiologists should be concerned//Am. J. Roentgenol. 2007. V. 188, № 2. P. 586-592.

Bulte J.W., Douglas T., Witwer B. et al. Magnetodendrimers allow endosomal magnetic labeling and in vivo tracking of stem cells//Nat. Biotechnol. 2001. V. 19, № 12. P. 1141-1147.

Cyrus T., Winter P.M., Caruthers S.D. et al. Magnetic resonance nanoparticles for cardiovascular molecular imaging and therapy//Cardiovasc. Ther. 2005. V. 3, № 4. P. 705-715.

Ercolani P., Valeri G., Amici F. Dynamic MRI of the breast//Eur. J. Radiol. 1998. V. 27, № 2. P. 265-271.

Felix R., Heshiki A., Hosten N., Hricak H. (eds.), Magnevist. 2nd ed. Blackwell Wissenschaft, Berlin-Vienna, 1997.

Fitsanakis V.A., Zhang N., Ayison M.J. et al. The use of magnetic resonance imaging (MRI) in the study of manganese neurotoxicity//Neurotoxicology. 2006. V. 27, № 5. P. 798-806.

Flacke S., Fischer S., Scott M.J. et al. Novel MRI contrast agent for molecular imaging of fibrin: implications for detecting vulnerable plaques//Circulation. 2001. V. 104, № 11. P. 1280-1285.

Frank J.A., Miller B.R., Arbab A.S. et al. Characterization of biophysical and metabolic properties of cells labeled with superparamagnetic iron oxide nanoparticles and transfection agent for cellular MR imaging//Radiology. 2003. V. 228, № 2. P. 480-487.

Fursova E.Yu., Ovcharenko V.I., Romanenko G.V., Tretyakov E.V. Synthesis, structure, and magnetic properties of (6-9)-nuclear Ni(II) trimethylacetates and their heterospin complexes with nitroxides//Tetrahedron Letters. 2003. V. 44. № 34, P. 6397-6399.

Garden O.A., Reynolds P.R., Yates J. et al. A rapid method for labelling CD4+ T cells with ultrasmall paramagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging that preserves proliferative, regulatory and migratory behaviour in vitro//J. Immunol. Methods. 2006. V. 314, № 1-2. P. 123-133.

Guidance for Industry Medical Imaging Drug and Biological Products Part 1: Conducting Safety Assessments. Draft Guidance Food and Drug Administration, May (2003).

Hauger O., Frost E.E., van Heeswijk R. et al. MR evaluation of the glomerular homing of magnetically labeled mesenchymal stem cells in a rat model of nephropathy//Radiology. 2006. V. 238. № 1. P. 200-210.

Hsieh A. Mapping pharmaceuticals in tissues using MALDI imaging mass spectrometry//Drug Discovery & Development. 2006. № 10. P. 12-16.

Hunter D.R., Haworth R.A., Berkoff H.A. Cellular manganese uptake by the isolated perfused rat heart: a probe for the sarcolemma calcium channel//J. Mol. Cell. Cardiol. 1981. № 13. P. 823-832.

Hyslop W.B., Balci N.C., Semelka R.C. Future horizons in MR imaging//Magn. Reson. Imaging. Clin. N. Am. 2005. V. 13, № 2. P. 211-224.

Ishiyama K., Motoyama S., Tomura N. et al. Visualization of lymphatic basin from the tumor using magnetic resonance lymphography with superparamagnetic iron oxide in patients with thoracic esophageal cancer//J. Comput. Assist. Tomogr. 2006. V. 30, № 2. P. 270-275.

Kaufman C.L., Williams M., Ryle L.M. et al. Superparamagnetic iron oxide particles transactivator protein-fluorescein isothiocyanate particle labeling for in vivo magnetic resonance imaging detection of cell migration: uptake and durability//Transplantation. 2003. V. 76, № 7. P. 1043-1046.

Lanza G.M., Abendschein D.R., Hall C.H. et al. In vivo molecular imaging of stretch-induced tissue factor in carotid arteries with ligand-targeted nanoparticles//J. Am. Soc. Echocardiogr. 2000. V. 13, № 6. P. 608-614.

Moore A., Medarova Z., Potthast A., Dai G. In vivo targeting of underglycosylated MUC-1 tumor antigen using a multimodal imaging probe//Cancer Res. 2004. V. 64, № 5. P. 1821-1827.

Moore A., Medarova Z., Potthast A., Dai G. In vivo imaging of islet transplantation//J. Surg. Oncol. 2006. V. 94, № 2. P. 144-148.

Nguyen B.C., Stanford W., Thompson B.H. et al. Multicenter clinical trial of ultrasmall superparamagnetic iron oxide in the evaluation of mediastinal lymph nodes in patients with primary lung carcinoma//J. Magn. Reson. Imaging. 1999. V. 10, № 3. P. 468-473.

Noon W.H., Kong Y., Ma J. Molecular dynamics analysis of a buckyball-antibody complex//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99, № 2. P. 6466-6470.

Pautler R.G. Biological applications of manganese-enhanced magnetic resonance imaging//Methods Mol. Med. 2006. V. 124, № 3. P. 365-386.

Poduslo J.F., Wengenack T.M., Curran G.L. et al. Molecular targeting of Alzheimer's amyloid plaques for contrast-enhanced magnetic resonance imaging//Neurobiol. Dis. 2002. V. 11, № 2. P. 315-329.

Roessler B.J., Bielinska A.U., Janczak K. et al. Substituted beta-cyclodextrins interact with PAMAM dendrimer-DNA complexes and modify transfection efficiency//Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001. V. 283, № 1. P. 124-129.

Silva A.C., Lee J.H., Aoki I., Koretsky A.P. Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI): methodological and practical considerations. // NMR Biomed. 2004. V. 17, № 8. P. 532-543.

Sipkins D.A., Cheresh D.A., Kazemi M.R. et al. Detection of tumor angiogenesis in vivo by alphaVbeta3-targeted magnetic resonance imaging//Nat. Med. 1998. V. 4, № 5. P. 623-626.

Sitharaman B., Kissell K.R., Hartman K.B. et al. Superparamagnetic gadonanotubes are high-performance MRI contrast agents//Chem. Commun. (Camb.). 2005. № 31. P. 3915-3917.

Spuentrup E., Katoh M., Wiethoff A.J. et al. Molecular magnetic resonance imaging of pulmonary emboli with a fibrin-specific contrast agent//Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 2005. V. 172, № 4. P. 494-500.

Stark D.D., Bradley W.G., Magnetic resonance imaging; The C. V. Mosby Company: St. Louis, Washington D.C., Toronto, 1988. P. 161-181.

Stieltjes B., Klussmann S., Bock M. et al. Manganese-enhanced magnetic resonance imaging for in vivo assessment of damage and functional improvement following spinal cord injury in mice//Magn. Reson. Med. 2006. V. 55, № 5. P. 1124-1131.

Tanimoto A., Kuribayashi S. Application of superparamagnetic iron oxide to imaging of hepatocellular carcinoma//Eur. J. Radiol. 2006. V. 58, № 2. P. 200-216.

Toma A., Otsuji E., Kuriu Y. et al. Monoclonal antibody A7-superparamagnetic iron oxide as contrast agent of MR imaging of rectal carcinoma//Br. J. Cancer. 2005. V. 93, № 1. P. 131-136.

Toyoda K., Tooyama I., Kato M. et al. Effective magnetic labeling of transplanted cells with HVJ-E for magnetic resonance imaging//Neuroreport. 2004. V. 15, № 4. P. 589-593.

Wendland M.F. Applications of manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI) to imaging of the heart//NMR Biomed. 2004. V. 17, № 8. P. 581-594.

Winalski C.S., Shortkroff S., Mulkern R.V. et al.Magnetic resonance relaxivity of dendrimer-linked nitroxides//Magn. Reson. Med. 2002. V. 48, V. 6. P. 965-972.

Wisner E.R., Amparo E.G., Vera D.R. et al. Arabinogalactan-coated superparamagnetic iron oxide: effect of particle size in liver MRI//J. Comput. Assist. Tomogr. 1995. V. 19, № 2. P. 211-215.

Yu X., Song S.-K., Chen J. et al. High-resolution MRI characterization of human thrombus using a novel fibrin-targeted paramagnetic nanoparticle contrast agent//Magn Reson Med. 2000. V. 44, № 6. P. 867-872.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.