Ny vævsteknologi kan muliggøre realtidsdiagnostik, kortlægge udviklingen af ​​kræft

Et nyt mikroskopsystem kan forestille levende væv i realtid og i molekylære detaljer, uden kemikalier eller farvestoffer, rapporterer forskere ved University of Illinois.

Systemet anvender præcist skræddersyede lyspulser til samtidig billede med flere bølgelængder. Dette gør det muligt for forskerne at studere samtidige processer i celler og væv, og kunne give kræftforskere et nyt værktøj til at spore tumorprogression og læger ny teknologi til vævspatologi og diagnostik.

Forskerne detaljerede teknikken, kaldes samtidig etiketfri autofluorescens multi-harmonisk mikroskopi, i journalen Naturkommunikation .

"Den måde, vi har fjernet, behandling og farvning af væv til diagnosticering af sygdomme er blevet praktiseret på samme måde i over et århundrede, "sagde studieleder Dr. Stephen Boppart, en professor i bioingeniør og el- og computerteknik i Illinois og en læge. "Med fremskridt inden for mikroskopiteknikker som vores, vi håber at ændre måden, vi opdager, visualisere og overvåge sygdomme, der vil føre til bedre diagnose, behandlinger og resultater. "

SLAM -mikroskopi adskiller sig fra standard vævspatologi på flere måder. Først, det bruges på levende væv, selv inde i et levende væsen, giver det potentiale til at blive brugt til klinisk diagnose eller til at guide kirurgi på operationsstuen. Sekund, den bruger ingen farvestoffer eller kemikalier, kun lys. Standardproceduren indebærer at fjerne en vævsprøve og tilføje kemiske pletter - hvilket kan være en langvarig proces - og kemikalierne kan forstyrre cellerne.

Mens andre pletfrie billeddannelsesteknikker er blevet udviklet, de visualiserer normalt kun en delmængde af signaler, måling af specifikke biologiske eller metaboliske signaturer sagde kandidatstuderende Sixian You, den første forfatter til papiret. I mellemtiden, SLAM -mikroskopi indsamler samtidigt flere kontraster fra celler og væv, fange detaljer og dynamikker på molekylært niveau, såsom metabolisme.

I den seneste undersøgelse, Bopparts gruppe kiggede på brysttumorer hos rotter, sammen med det omgivende vævsmiljø. Takket være de samtidige data, de var i stand til at observere dynamikken i takt med at tumorerne skred frem, og hvordan forskellige processer interagerede.

"Vi ved, at tumoren er der, men tumorer understøtter et helt økosystem i vævet, "Du sagde." De rekrutterer sunde celler til at støtte dem. SLAM giver os mulighed for at få et omfattende billede af dette stadigt udviklende tumormikromiljø ved subcellulære, molekylære og metaboliske niveauer i levende dyr og menneskeligt væv. Overvågning af denne proces kan hjælpe os med bedre at forstå kræftprogression, og i fremtiden kunne føre til bedre diagnose af, hvor avanceret en tumor er, og bedre terapeutiske tilgange med det formål at standse udviklingen. "

Forskerne så, at cellerne nær tumoren havde forskelle i stofskifte og morfologi, hvilket indikerer, at cellerne var blevet rekrutteret af kræften. Ud over, de observerede omgivende væv, der skabte infrastruktur for at understøtte tumoren, såsom kollagen og blodkar. De så også kommunikation mellem tumorcellerne og de omgivende celler i form af vesikler, små transportpakker frigivet af celler og absorberet af andre celler.

"Tidligere arbejde har vist, at tumorceller frigiver vesikler for at lokke de omgivende celler til at understøtte dem, "Du sagde." Så frigiver cellerne, der er blevet rekrutteret, deres egne vesikler for at gå tilbage til tumoren. Det er en ond cirkel. Det er meget forskelligt fra den aktivitet, vi ser i vores kontrolprøver med sundt væv. Evnen til at se dynamikken for alle disse vigtige aktører i autentiske tumormiljøer kan hjælpe med at kaste lys over denne mystiske, men kritiske proces. "

Næste, Bopparts gruppe bruger SLAM -mikroskopi til at sammenligne sundt væv og kræftvæv hos både rotter og mennesker, fokuserer især på vesikelaktivitet og hvordan det relaterer sig til kræft aggressivitet. De arbejder også på at lave bærbare versioner af SLAM -mikroskopet, der kunne bruges klinisk.

"Der er et væld af nye data, information og biomarkører i de billeder, vi indsamler fra frisk væv, der stadig er metabolisk aktivt, eller i levende organismer, hvor vi kan visualisere dynamikken i individuelle celler og deres kollektive adfærd, sagde Boppart, som også er tilknyttet Carle Illinois College of Medicine og Beckman Institute for Advanced Science and Technology i Illinois.

"Disse, vi forventer, bliver nye markører for sygdomme som kræft, og vores billedteknologi vil hjælpe med at opdage disse til sygdomsscreening, diagnostik og overvågningsapplikationer. Vi tror på, at denne teknologi åbner muligheden for at supplere, eller endda udskifte, standard histopatologisk behandling, som er tids- og arbejdskrævende og kun kan gøres ved fjernelse, fast, dødt væv, " han sagde.