Billeddannelsesmetoden evaluerer cellefunktionelle ændringer og sårheling

Kyle Quinn, adjunkt i biomedicinsk teknik ved University of Arkansas, har udgivet en anmeldelse, der fremhæver de seneste fremskridt inden for autofluorescensbilleddannelse og diskuterer dens rolle i evaluering af cellemetabolisme.

Autofluorescens er emission af lys fra molekyler, der naturligt findes i celler og væv, når disse molekyler har absorberet lys.

Quinn og kandidatstuderende Olivia Kolenc har publiceret en artikel i Antioxidanter og redoxsignalering , forklarer, at menneskelige celler og væv indeholder naturligt fluorescerende molekyler, der kan afbildes og bruges til at vurdere cellemetabolisme til et bredt spektrum af biomedicinske anvendelser, herunder vævsteknologi og regenerativ medicin.

Autofluorescensbilleddannelse af disse naturligt fluorescerende molekyler - nikotinamidadenindinukleotid (NADH) og flavinadenindinukleotid (FAD) - kan give forskere mulighed for at vurdere den strukturelle organisation af mitokondrier og biokemiske detaljer relateret til cellemetabolisme. Dette kan gøres gennem en måling kaldet et optisk redoxforhold, som kvantificerer de relative koncentrationer af NADH og FAD. Den tredimensionelle fordeling af NADH og FAD i celler kan kvantificeres ikke-invasivt i levende væv ved hjælp af et multiphotonmikroskop.

Mitokondrier er organeller - eller specialiserede strukturer - i celler, der er ansvarlige for respiration og energiproduktion.

Traditionelt, denne billeddannelsesteknik er blevet brugt til at overvåge cellemetabolisme under hypoxi og kræftudvikling, sagde Quinn. Men han og Kolenc forventer, at fortsat forbedring af instrumentering og analyse med disse metoder vil føre til bredere anvendelser og yderligere fremskridt inden for grundlæggende videnskab, præklinisk forskning og klinisk behandling af sygdomme. For eksempel, en del af Quinns forskning fokuserer på at anvende denne billedbehandlingsteknik til studiet af sårheling.

Quinn er også medforfatter til en ny undersøgelse foretaget af forskere ved Tufts University, hvor han var postdoc efter at have modtaget sin doktorgrad ved University of Pennsylvania. Undersøgelsen fremhæver nogle af disse nye applikationer og metoder til autofluorescensbilleddannelse af NADH og FAD.

"Autofluorescensintensitet kan være en nyttig målestok til non-invasiv vurdering af metaboliske og funktionelle cellulære ændringer til en række biokemiske anvendelser, " sagde Quinn. "Vi her på U of A er særligt begejstrede for dets brug til at evaluere sårheling."

Quinns forskning er støttet af National Institutes of Health, Forsvarsministeriet, og Arkansas Biosciences Institute. I september 2017, han modtog en bevilling på $1,7 millioner fra NIH til at fortsætte med at udvikle autofluorescensbilleddannelsesmetoder til at kvantificere og forstå aldersrelaterede forsinkelser i hudsårheling.

Også i 2017, Quinn publicerede forskning, der viser, at i ugerne efter et hjerteanfald, den skadede hjertevæg får flere kollagenfibre, der er væsentligt mindre stive på grund af mangel på naturligt fluorescerende fibertværbindinger. Denne undersøgelse dukkede op i Nature Publishing Group's Videnskabelige rapporter .