I fisici medici della Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) hanno sviluppato un nuovo metodo in grado di generare immagini tridimensionali dettagliate dell'interno del corpo. Questi possono essere usati per studiare più da vicino lo sviluppo delle cellule tumorali. Il gruppo di ricerca ha pubblicato i suoi risultati in Fisica della comunicazione .

I medici e gli scienziati cercano di comprendere meglio le cellule tumorali e le loro proprietà al fine di fornire un trattamento antitumorale mirato. Le singole cellule tumorali vengono spesso esaminate in provette prima che i risultati vengano testati negli organismi viventi. "Il nostro obiettivo è visualizzare le cellule cancerose all'interno del corpo vivente per scoprire come funzionano, come si diffondono e come reagiscono alle nuove terapie, " afferma il fisico medico Professor Jan Laufer della MLU. È specializzato nel campo dell'imaging fotoacustico, un processo che utilizza onde ultrasoniche generate da raggi laser per produrre ad alta risoluzione, immagini tridimensionali dell'interno del corpo.

"Il problema è che le cellule tumorali sono trasparenti. Ciò rende difficile l'uso di metodi ottici per esaminare i tumori nel corpo, " spiega Laufer, il cui gruppo di ricerca ha sviluppato un nuovo metodo per risolvere questo problema. Primo, gli scienziati introducono un gene specifico nel genoma delle cellule cancerose.

"Una volta dentro le celle, il gene produce una proteina fitocromo, che ha origine da piante e batteri. Lì funge da sensore di luce, " dice Laufer. Nel passaggio successivo, i ricercatori illuminano il tessuto con brevi impulsi di luce a due diverse lunghezze d'onda utilizzando un laser. Dentro il corpo, gli impulsi luminosi vengono assorbiti e convertiti in onde ultrasoniche. Queste onde possono quindi essere misurate all'esterno dell'organismo, e sulla base di questi dati possono essere ricostruite due immagini dell'interno del corpo.

"La particolarità delle proteine ​​del fitocromo è che alterano la loro struttura e quindi anche le loro proprietà di assorbimento, a seconda della lunghezza d'onda dei raggi laser. Ciò si traduce in modifiche all'ampiezza delle onde ultrasoniche che vengono generate nelle cellule tumorali. Nessuno degli altri componenti del tessuto, Per esempio, vasi sanguigni, hanno questa proprietà:il loro segnale rimane costante, " dice Laufer. Calcolando la differenza tra le due immagini, ad alta risoluzione, viene creata un'immagine tridimensionale delle cellule tumorali, che è privo del contrasto di sfondo altrimenti opprimente.

Lo sviluppo dei fisici medici di Halle può essere applicato a un'ampia gamma di applicazioni nella ricerca preclinica e nelle scienze della vita. Oltre alla ricerca sul cancro, il metodo può essere utilizzato per osservare i processi cellulari e genetici negli organismi viventi.