A BRAIN TUMOR MOLECULAR IMAGING STRATEGY USING A NEW TRIPLE-MODALITY MRI-PHOTOACOUSTIC-RAMAN NANOPARTICLE

 "A brain tumor molecular imaging strategy using a new triple-modality MRI-photoacoustic-Raman nanoparticle". M. F. Kircher, A. de la Zerda, J. V. Jokerst, C. L. Zavaleta, P. J. Kempen, E. Mittra, K. Pitter, R. Huang, C. Campos, F. Habte, R. Sinclair, C. W. Brennan, I. K. Mellinghoff, E. C. Holland, S. S. Gambhir. NATURE MEDICINE. In press. DOI: 10.1038/nm.2721

The difficulty in delineating brain tumor margins is a major obstacle in the path toward better outcomes for patients with brain tumors. Current imaging methods are often limited by inadequate sensitivity, specificity and spatial resolution. Here we show that a unique triple-modality magnetic resonance imaging–photoacoustic imaging–Raman imaging nanoparticle (termed here MPR nanoparticle) can accurately help delineate the margins of brain tumors in living mice both preoperatively and intraoperatively. The MPRs were detected by all three modalities with at least a picomolar sensitivity both in vitro and in living mice. Intravenous injection of MPRs into glioblastoma-bearing mice led to MPR accumulation and retention by the tumors, with no MPR accumulation in the surrounding healthy tissue, allowing for a noninvasive tumor delineation using all three modalities through the intact skull. Raman imaging allowed for guidance of intraoperative tumor resection, and a histological correlation validated that Raman imaging was accurately delineating the brain tumor margins. This new triple-modality–nanoparticle approach has promise for enabling more accurate brain tumor imaging and resection.

La dificultad en determinar los márgenes de un tumor cerebral es un obstáculo importante para el desarrollo de mejores espectativas en pacientes con tumores cerebrales. Los métodos actuales de imagenología están constantemente limitados por una sensibilidad, especifidad y resolución espacial inadecuadas. Aquí se muestra que la excepcional nanopartícula para imagenología, con triple modalidad: imagenología por resonancia magnética, imagenología fotoacústica e imagenología Raman (aquí llamada nanopartícula MPR) puede ayudar a delinear con precisión los márgenes de los tumores cerebrales que se encuentran en ratas vivas, tanto antes de ser operadas como durante la operación. Las MPRs fueron detectadas por las tres modalidades con al menos una sensibilidad picomolar tanto in vitro como en ratas vivas. La inyección intravenosa de MPRs en ratas portadoras de gliobastoma lleva a la acumulación de MPR y la su retención en los tumores, sin que haya acumulación de MPR en el tejido sano circundante, permitiendo así una delineación no invasiva del tumor por medio de las tres modalidades, manteniendo intacto el cráneo. La imagenología Raman permite una guía de los cortes del tumo durante la operación, y una correlación histológica ha validado que la imagenología Raman delinea con precisión los márgenes del tumor cerebral. Esta nueva estrategia de nanopartícula de triple modalidad promete permitir una mayor precisión en la obtención de imágenes de tumores cerebrales así como en su remoción.

http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/full/nm.2721.html