Un nuovo sistema di microscopi può visualizzare i tessuti viventi in tempo reale e nei dettagli molecolari, senza sostanze chimiche o coloranti, relazione ricercatori presso l'Università dell'Illinois.

Il sistema utilizza impulsi di luce su misura per l'immagine simultanea con più lunghezze d'onda. Ciò consente ai ricercatori di studiare processi simultanei all'interno di cellule e tessuti, e potrebbe fornire ai ricercatori sul cancro un nuovo strumento per monitorare la progressione del tumore e ai medici una nuova tecnologia per la patologia e la diagnostica dei tessuti.

I ricercatori hanno dettagliato la tecnica, chiamata microscopia multi-armonica ad autofluorescenza simultanea senza etichetta, nel diario Comunicazioni sulla natura .

"Il modo in cui abbiamo rimosso, l'elaborazione e la colorazione dei tessuti per la diagnosi delle malattie è stata praticata allo stesso modo per oltre un secolo, " ha affermato il leader dello studio, il dott. Stephen Boppart, un professore di bioingegneria e ingegneria elettrica e informatica presso l'Illinois e un medico. "Con i progressi nelle tecniche di microscopia come la nostra, speriamo di cambiare il modo in cui rileviamo, visualizzare e monitorare le malattie che porteranno a una diagnosi migliore, trattamenti e risultati”.

La microscopia SLAM differisce dalla patologia tissutale standard in diversi modi. Primo, è usato su tessuto vivente, anche dentro un essere vivente, dandogli il potenziale per essere utilizzato per la diagnosi clinica o per guidare la chirurgia in sala operatoria. Secondo, non usa coloranti o prodotti chimici, solo luce. La procedura standard prevede la rimozione di un campione di tessuto e l'aggiunta di macchie chimiche, che può essere un processo lungo, e le sostanze chimiche possono distruggere le cellule.

Sebbene siano state sviluppate altre tecniche di imaging senza macchie, di solito visualizzano solo un sottoinsieme di segnali, misurare specifiche firme biologiche o metaboliche, disse lo studente laureato Sixian You, il primo autore del saggio. Nel frattempo, La microscopia SLAM raccoglie simultaneamente più contrasti da cellule e tessuti, catturare dettagli e dinamiche a livello molecolare come il metabolismo.

Nello studio più recente, Il gruppo di Boppart ha esaminato i tumori mammari nei ratti, insieme all'ambiente tissutale circostante. Grazie ai dati simultanei, sono stati in grado di osservare la gamma di dinamiche man mano che i tumori progredivano e come i diversi processi interagivano.

"Sappiamo che il tumore è lì, ma i tumori supportano un intero ecosistema nel tessuto, " Hai detto. " Reclutano cellule sane per sostenerli. SLAM ci permette di avere un quadro completo di questo microambiente tumorale in continua evoluzione a livello subcellulare, livelli molecolari e metabolici negli animali viventi e nei tessuti umani. Il monitoraggio di tale processo può aiutarci a comprendere meglio la progressione del cancro, e in futuro potrebbe portare a una migliore diagnosi di quanto sia avanzato un tumore, e migliori approcci terapeutici volti ad arrestare la progressione".

I ricercatori hanno visto che le cellule vicino al tumore avevano differenze nel metabolismo e nella morfologia, indicando che le cellule erano state reclutate dal cancro. Inoltre, hanno osservato i tessuti circostanti che creano infrastrutture per supportare il tumore, come collagene e vasi sanguigni. Hanno anche visto la comunicazione tra le cellule tumorali e le cellule circostanti sotto forma di vescicole, minuscoli pacchetti di trasporto rilasciati dalle cellule e assorbiti da altre cellule.

"Il lavoro precedente ha dimostrato che le cellule tumorali rilasciano vescicole per attirare le cellule circostanti per sostenerle, " Hai detto. "Poi le cellule che sono state reclutate rilasciano le proprie vescicole per tornare al tumore. È un circolo vizioso. È molto diverso dall'attività che vediamo nei nostri campioni di controllo con tessuto sano. La capacità di vedere le dinamiche di tutti questi importanti attori in autentici ambienti tumorali può aiutare a far luce su questo processo misterioso ma critico".

Prossimo, Il gruppo di Boppart sta usando la microscopia SLAM per confrontare il tessuto sano e il tessuto canceroso sia nei ratti che nell'uomo, concentrandosi in particolare sull'attività delle vescicole e su come si relaziona all'aggressività del cancro. Stanno anche lavorando per realizzare versioni portatili del microscopio SLAM che potrebbero essere utilizzate clinicamente.

"C'è una grande quantità di nuovi dati, informazioni e biomarcatori nelle immagini che raccogliamo da tessuto fresco che è ancora metabolicamente attivo, o negli organismi viventi, dove possiamo visualizzare le dinamiche delle singole cellule e i loro comportamenti collettivi, " disse Boppat, che è anche affiliato al Carle Illinois College of Medicine e al Beckman Institute for Advanced Science and Technology dell'Illinois.

"Queste, ci aspettiamo che, diventeranno nuovi marker di malattie come il cancro, e la nostra tecnologia di imaging aiuterà a rilevarli per lo screening delle malattie, applicazioni di diagnostica e monitoraggio. Riteniamo che questa tecnologia aprirà la possibilità di integrare, o addirittura sostituendo, elaborazione istopatologica standard, che richiede tempo e lavoro e può essere eseguito solo su rimosso, fisso, tessuto morto, " Egli ha detto.