Οι σκιαγραφικοί παράγοντες διπλής απεικονιστικής ικανότητας (DMCA), όπως είναι τα ραδιοεπισημασμένα μαγνητικά νανοσωματίδια, είναι πολλά υποσχόμενοι για μεγάλο αριθμό διαγνωστικών εφαρμογών, αφού συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα δύο διαφορετικών απεικονιστικών τεχνικών, της Υπολογιστικής Τομογραφίας Μονοφωτονικής Εκπομπής (SPECT) και της Υπολογιστικής Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίου (PET) με αυτή της Τομογραφίας Μαγνητικού Συντονισμού (MRI). Το όφελος αυτού του συνδυασμού σχετίζεται με την ερμηνεία των ληφθέντων πληροφοριών απεικόνισης με πιο αποδοτικό και ακριβή τρόπο, ώστε οι υποκείμενες ασθένειες να διαγνωστούν αξιόπιστα σε πρώιμα στάδια.

Ο σκοπός της μελέτης επικεντρώνεται σε ένα νέο DMCA και αφορά τη σύνθεση, το βασικό χαρακτηρισμό (κρυσταλλογραφικό, μορφολογικό κλπ.), την ενδελεχή αξιολόγηση των φυσικών του ιδιοτήτων (ραδιενέργεια, μαγνήτιση κλπ.) και τελικά την in vitro και in vivo αξιολόγησή του σε ανθρώπινο αίμα και πειραματόζωα. Ο DMCA αποτελείται από μαγνητικά νανοσωματίδια, κυρίως οξείδια του σιδήρου (π.χ μαγνητίτης Fe₃O₄ και/ή μαγγεμίτης Fe₂O₃), ραδιοεπισημασμένα με ισότοπα εκπομπής φωτονίων (π.χ. Τεχνήτιο-99m) και/ή εκπομπής ποζιτρονίων (π.χ. Γάλλιο-68). Ο DMCA αξιολογείται εκτενώς μέχρι και την διεξαγωγή (i) in vitro πειραμάτων βιοσυμβατότητας σε ανθρώπινο αίμα, (ii) in vivo πειραμάτων βιοκατανομής σε πειραματόζωα και (iii) πειραμάτων απεικόνισης σε πειραματόζωα μέσω απεινονιστικών τεχντικών, PET, SPECT και MRI.

Για την πραγματοποίηση της μελέτης, χρησιμοποιούνται οι παρακάτω πειραματικές τεχνικές:
Μέθοδοι υγρής χημείας: για τη σύνθεση του DMCA
Περίθλαση ακτίνων-Χ: για τον κρυσταλλογραφικό χαρακτηρισμό τόσο των αρχικών υλικών όσο και του DMCA
Συμβολόμετρο υπεραγώγιμης κβαντικής συμβολής: για τη μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων τόσο των αρχικών υλικών όσο και του DMCA
Μικροσκοπία ατομικής δύναμης: για τη μελέτη της μορφολογίας του DMCA και της απόκτησης αξιόπιστης ποσοτικής πληροφορίας σχετικά με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του σε νανοσκοπικό επίπεδο.
Οπτική μικροσκοπία: για τη μελέτη της μορφολογίας του DMCA και της απόκτησης αξιόπιστης ποσοτικής πληροφορίας σχετικά με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του σε μικροσκοπικό επίπεδο για την ανίχνευση τυχόν συσσωματωμάτων.
Πρότυπη μονάδα μαγνητικής τομογραφίας που χρησιμοποιείται στην κλινική πρακτική.
Πειραματική κάμερα SPECT μικρών ζώων.
Πειραματική κάμερα PET μικρών ζώων.
Όλες οι ex vivo μελέτες βιοκατανομής σε πειραματόζωα διεξάγονται στις εγκαταστάσεις πειραματισμού ζώων του εργαστηρίου Ραδιοχημικών Μελετών, Ι.Π.Ρ.Ε.Τ.Ε.Α, Ε.Κ.Ε.Φ.Ε «Δημόκριτος», σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή και Εθνική νομοθεσία. Αυτές οι μελέτες έχουν εγκριθεί από την Επιτροπή Ηθικής του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε «Δημόκριτος» και η φροντίδα των πειραματοζώων και οι διαδικασίες που ακολουθούνται είναι σύμφωνες με τις θεσμικές οδηγίες και τις άδειες που εκδίδονται από τη Διεύθυνση Αγροτικής Οικονομίας και Κτηνιατρικής του Νομού Αττικής.

Η διάγνωση και η θεραπεία του καρκίνου είναι ζητήματα τα οποία ταλανίζουν την παγκόσμια κοινότητα, ερευνητική και μη, εδώ και δεκαετίες. Στον τομέα αυτό πολύ σημαντικό ρόλο ήρθαν να παίξουν τα νανοσωματίδια, βοηθώντας να ξεπεραστούν βασικά εμπόδια της συμβατικής αντιμετώπισης. Παρόλα αυτά η εύρεση ακόμα πιο εξελιγμένων, εξειδικευμένων και αποτελεσματικών θεραγνωστικών συστημάτων είναι επιτακτική ανάγκη και η επιτυχής ανακάλυψή τους θα μπορούσε να είναι μία από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις του μοντέρνου κόσμου.

Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας καινοτόμου θεραγνωστικής πλατφόρμας με βελτιωμένες ιδιότητες που θα στοχεύει τον καρκίνο. Πιο συγκεκριμένα, προτείνεται η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η αξιολόγηση ραδιοεπισημασμένων νανοκρυσταλλιτών μαγνητικών σωματιδίων που σχηματίζουν συμπλέγματα. Τα συμπλέγματα αυτά θα χρησιμεύουν ως σκιαγραφικοί παράγοντες για διπλή απεικόνιση με μαγνητική τομογραφία (MRI) και με τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET), λόγω των μαγνητικών νανοσωματιδίων αλλά και της παρουσίας του ραδιοϊσοτόπου Γάλλιο-68 (⁶⁸Ga), αντίστοιχα. Επίσης, η σύζευξη αντικαρκινικής ουσίας, αναμένεται να έχει ισχυρή αντινεοπλασματική δράση ενώ ταυτόχρονα η προσθήκη φαρμακοφόρου θα μας βοηθήσει να επιτύχουμε ενεργή στόχευση και εξαιρετική εκλεκτικότητα. Η προτεινόμενη δομή θα έχει οδηγείται στον καρκίνο στόχο όπου θα έχει τριπλή θεραπευτική δράση η οποία θα επιτυγχάνεται χάρη στην ταυτόχρονη παρουσία του χημειοθεραπευτικού φαρμάκου, του θεραπευτικού ραδιοϊσοτόπου Λουτέσιο-177 (¹⁷⁷Lu) και της μαγνητικής υπερθερμίας που θα εφαρμόζεται.

Το project μας επικεντρώνεται στη διειδική στόχευση κυττάρων καρκίνου του προστάτη. Αξιολογούμε ένα ετεροδιμερές το οποίο στη δομή του περιλαμβάνει τα PSMA-617 και DOTA-RM2 και στοχεύει τόσο τους PSMA όσο και τους GRP υποδοχείς (υποδοχείς που υπερεκφράζονται στα καρκινικά κύτταρα του προστάτη). Και τα τρία μόρια, το διμερές και τα μονομερή, ραδιοεπισημαίνονται με το διαγνωστικό ραδιονουκλίδιο Ga-68 και παρουσιάζουν υψηλά επίπεδα επισήμανσης (>93%). Πραγματοποιούμε διαδικασίες εσωτερικοποίησης, προσδιορίζουμε συγγένεια δέσμευσης και δυνατότητα αναστολής (με υπολογισμό του IC₅₀). Σε αυτούς τους in vitro προσδιορισμούς χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικοί τύποι κυττάρων, τα LNCaP (PSMA+, GRPr -) και τα PC3 (PSMA-, GRPr+).  Τα μελλοντικά μας σχέδια περιλαμβάνουν μελέτες βιοκατανομής σε υγιή πειραματόζωα και παθολογικά μοντέλα που φέρουν όγκους LNCaP και PC3

Tα νανοσωματίδια χρυσού, έχουν βρεθεί πολύ αποτελεσματικά στη διάγνωση και θεραπεία του καρκίνου, λόγω των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων, της εύκολης τροποποίησης της επιφάνειας τους, της χαμηλής τους τοξικότητας και της βιοσυμβατότητας. Από την άλλη, το ^99mTc, χρησιμοποιείται λόγω της εκπομπής ακτίνων γάμμα χαμηλής ενέργειας (140keV), του κατάλληλου χρόνου ημιζωής (6.02h) και της εύκολης διαθεσιμότητας από τις γεννήτριες ⁹⁹Μο/^99mTc. O σκοπός της μελέτης, είναι η επισήμανση νανοσωματιδίων χρυσού (AuNPs) διάφορων μεγεθών, με προσδέτες που έχουν ομάδες θειόλης (λειτουργώντας σαν άγκυρα για την επιφάνεια των νανοσωματιδίων χρυσού), που επιτρέπουν επισήμανση με 99mTc-carbonyls. Oι ομάδες θειόλης είναι ο πιο σημαντικός τρόπος σταθεροποίησης για νανοσωματίδια χρυσού οποιουδήποτε μεγέθους, επειδή οδηγούν στον σχηματισμό ισχυρών δεσμών Au-S. Mετά την τροποποίηση της επιφάνειας των AuNPs και την επισήμανση με ^99mTc-carbonyls, πραγματοποιούνται μελέτες σταθερότητας in vitro σε ανθρώπινο ορό καθώς και σε διαλύματα κυστεΐνης και ιστιδίνης, προκειμένου να αξιολογηθεί τη σταθερότητα των επισημασμένων συμπλόκων in vivo. Eπιπλέον, διεξάγονται μελέτες κυτταροτοξικότητας για να εξεταστεί η πιθανή τοξικότητα των σχηματιζόμενων συμπλόκων, καθώς και μελέτες βιοκατανομής σε μοντέλα ζώων που φέρουν όγκο.