Per la prima volta, i ricercatori hanno seguito lo sviluppo dei vasi sanguigni negli embrioni di zebrafish senza utilizzare etichette o agenti di contrasto, che possono disturbare i processi biologici in esame.

"Abbiamo visualizzato con successo lo sviluppo del sistema cardio-cerebrovascolare nella prima fase embrionale del pesce zebra, ", ha affermato Lei Xi dell'Università di Scienze e Tecnologie Elettroniche della Cina. "Dal momento che il pesce zebra rimane uno dei modelli più importanti per studiare le malattie umane, crediamo che il nostro lavoro sia importante per comprendere sia i disturbi cerebrali che le malattie cardiovascolari negli esseri umani".

Gli embrioni di zebrafish sono trasparenti, rendendoli un modello eccellente per i ricercatori che vogliono studiare come si sviluppano e crescono gli organismi vertebrati. Ma fino ad ora, la visualizzazione di processi biologici con tecniche di imaging ottico ad alta risoluzione come la microscopia a fluorescenza confocale e la microscopia a due fotoni ha tipicamente richiesto un'etichetta di fluorescenza o un agente di contrasto. Mettere questi agenti in un pesce zebra non è solo complesso e richiede tempo, ma a volte può modificare i processi fisiologici naturali che hanno luogo nel pesce zebra.

Nella rivista The Optical Society (OSA) Ottica biomedica Express , Xi e colleghi riferiscono di utilizzare la microscopia fotoacustica a risoluzione ottica (ORPAM) per l'imaging senza etichetta dello sviluppo dei vasi su tutto il corpo di un embrione di zebrafish con la modalità a bassa risoluzione della tecnica. Hanno anche ingrandito per seguire la formazione dei vasi associati al cuore e al cervello utilizzando la modalità ad alta risoluzione.

Usare il suono per creare immagini

ORPAM non richiede alcun agente di contrasto perché forma immagini rilevando le onde ultrasoniche create quando le molecole assorbono la luce. Questa tecnica di microscopia relativamente nuova può fornire immagini tridimensionali con una profondità di penetrazione e una risoluzione spaziale paragonabili alla microscopia a due fotoni.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato un sistema ORPAM in modalità di trasmissione con un obiettivo a bassa risoluzione per visualizzare lo sviluppo della nave in vari punti temporali per l'intero pesce zebra con una risoluzione di 3,5 micron. Hanno anche condotto ORPAM con l'obiettivo ad alta risoluzione di seguire lo sviluppo del cervello e del sistema vascolare cardiaco con una risoluzione di 1,5 micron. Le immagini hanno rivelato i tempi esatti dello sviluppo dei vasi cardiaci e i dettagli di come si sviluppa la vascolarizzazione di tutto il corpo nel pesce zebra.

"La capacità di visualizzare lo sviluppo dinamico durante la fase embrionale, quando i vasi sanguigni inizialmente si formano e si sviluppano, porta il potenziale per utilizzare il pesce zebra per studiare varie malattie cardiovascolari e cerebrovascolari umane in futuro, " ha detto Xi. L'approccio potrebbe essere utile per studiare l'epilessia, cardiopatia, indurimento e restringimento delle arterie, alta pressione sanguigna, infarti, ictus e coaguli di sangue nel cervello.

I ricercatori stanno lavorando per migliorare la velocità di imaging del metodo, che attualmente richiede 25 minuti per una scansione dell'embrione di zebrafish di tutto il corpo. Vorrebbero anche combinare ORPAM con nuove tecniche di espressione genica per studiare le cause genetiche delle malattie vascolari.