Nuova tecnica di imaging trova con precisione le cellule tumorali, veloce

Giugno 11, 2016 Admin Salute 0 5
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Il team di ricerca ha dimostrato la tecnica di microscopia romanzo, chiamato non lineare di imaging vibrazionale interferometrica (NIVI), il ratto cellule cancro al seno-e tessuti. Ha prodotto facile da leggere, le immagini a colori dei tessuti, delineando i confini tumorali chiari, con oltre il 99 per cento di fiducia - in meno di cinque minuti.

Guidati da professore e medico Stephen A. Boppart, che detiene appuntamenti in ingegneria elettrica e informatica, bioingegneria e medicina, i ricercatori dell'Illinois pubblicheranno le loro scoperte sulla copertina del 1 dicembre della rivista Cancer Research.




Oltre a prendere un giorno o più per i risultati, i metodi diagnostici attuali sono soggettivi, basati su interpretazioni visive di forma e struttura delle cellule. Un piccolo campione di tessuto sospetto viene prelevato da un paziente, e un colorante viene aggiunto di effettuare alcune funzionalità delle cellule più facile da vedere. Un patologo esamina il campione al microscopio per vedere se le cellule sembrano insoliti, spesso consultando altri patologi per confermare una diagnosi.

"La diagnosi viene fatta sulla base di un'interpretazione molto soggettiva - come le cellule sono disposte, la struttura, la morfologia,", ha detto Boppart, che è anche affiliato con Beckman Institute dell'università di Advanced Science and Technology. "Questo è ciò che noi chiamiamo il gold standard per la diagnosi. Vogliamo rendere il processo di diagnostica medica più quantitativi e più rapidi."

Piuttosto che concentrarsi sulla struttura delle cellule e dei tessuti, NIVI valuta e costruisce immagini basate sulla composizione molecolare. Le cellule normali hanno alte concentrazioni di lipidi, ma le cellule cancerose producono più proteine. Identificando le cellule con alte concentrazioni di proteine, i ricercatori hanno potuto distinguere con precisione tra tumori e tessuti sani - senza aspettare che macchia per impostare in.

Ogni tipo di molecola ha uno stato vibrazionale unica di energia nei suoi legami. Quando la risonanza di quella vibrazione è aumentata, si può produrre un segnale che può essere utilizzato per identificare le cellule con alte concentrazioni di quella molecola. NIVI utilizza due fasci di luce per eccitare le molecole in un campione di tessuto.

"L'analogia è come spingere qualcuno su un altalena. Se si spinge al punto momento giusto, la persona sull'altalena andrà sempre più in alto. Se non spingere al punto giusto in altalena, la persona si ferma," Boppart detto. "Se usiamo le frequenze ottiche giuste per eccitare questi stati vibrazionali, possiamo migliorare la risonanza e il segnale."

Uno di Nivi due fasci di luce agisce come riferimento, in modo che la combinazione che del fascio con il segnale prodotto dal campione eccitato elimina i rumori di fondo e isola il segnale molecolare. L'analisi statistica dello spettro risultante produce un'immagine colorata in ogni punto nel tessuto: blu per le cellule normali, rosso per il cancro.

Un altro vantaggio della tecnica NIVI è mappatura più precisa dei confini tumorali, un'area torbida per molti patologi. Il margine di incertezza nella diagnosi visiva può essere una vasta area di tessuto come patologi lotta per discernere dove un tumore finisce e comincia tessuto normale. La codifica di colore rosso-blu mostra una zona di confine incerta di circa 100 micron - solo una cella o due.

"A volte è molto difficile dire visivamente se una cellula è normale o anormale", ha detto Boppart. "Ma molecolarmente, ci sono le firme abbastanza chiari."

I ricercatori stanno lavorando per migliorare e ampliare l'applicazione della loro tecnica. Accordando la frequenza dei raggi laser, potrebbero verificare altri tipi di molecole. Stanno lavorando per renderlo più veloce, per l'imaging in tempo reale, e di esplorare nuove sorgenti laser per rendere NIVI più compatto o persino portatile. Anche loro stanno sviluppando nuovi sistemi di erogazione di luce, come ad esempio cateteri, sonde o aghi che possono testare i tessuti senza rimuovere i campioni.

"Come si ottiene una migliore risoluzione spettrale e spettrale più ampia, possiamo avere più flessibilità nell'individuazione molecole diverse," Boppart detto. "Una volta che si arriva a questo punto, pensiamo che avrà molte applicazioni differenti per la diagnostica del cancro, per le biopsie ottici e altri tipi di diagnosi."

Il National Cancer Institute dei National Institutes of Health ha sponsorizzato lo studio. Altri co-autori sono stati i ricercatori Beckman Institute Praveen Chowdary, Zhi Jiang, Eric Chaney, Wladimir Benalcazar e Daniel Marks, e professore di chimica e fisica Martin Gruebele.

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