Нелинейна оптична микроскопия - напредък в диагностиката и по-доброто лечение Национален институт
Сравнение:
Нестабилно откриване на плака
Изобразяване на неврологични наранявания и заболявания
Почти половин милион души в САЩ живеят с наранявания на гръбначния мозък, а други 400 000 са засегнати от множествена склероза (МС). Тези състояния се характеризират със загубата на миелинови обвивки, важен компонент на нервната система, наречен бяло вещество. Подобно на покритието на електрически проводник, миелиновите обвивки действат като изолатори, улесняващи провеждането на нервните импулси. Загубата на миелинови обвивки, наречена демиелинизация, води до забавяне или блокиране на неврологичните сигнали, което води до увреждания, често фатални, на движение, слух, реч или зрение. Процесът на демиелинизация е слабо разбран, отчасти поради невъзможността да се изобразят субклетъчни детайли в непокътнато бяло вещество.
Джи-Син Ченг, асистент по биомедицинско и химическо инженерство в университета Пърдю, наскоро откри някои решаващи роли на калция и глутамата в активирането на демиелинизацията. Тези открития ще помогнат на изследователите да разберат неврологичните увреждания и могат да насърчат по-добро лечение на заболявания като МС. Откритието на тези активатори е направено с помощта на иновативна образна техника, наречена CARS (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) микроскопия. Микроскопията CARS открива вибрации на химичните връзки и е особено чувствителна при изобразяване на мастни вещества, като миелин. Тази техника предоставя изображения в реално време на промени в миелиновата обвивка след увреждане на гръбначния мозък и позволява измерване на динамични параметри на демиелинизация, като дебелината на миелиновата обвивка.
Екипът на Ченг е приложил техниката МММ при визуализиране на живия гръбначен мозък и седалищния нерв в триизмерна резолюция. През следващите години те ще използват техниката МММ за изследване на причините за деградация на миелина при МС и наранявания на гръбначния мозък. Ченг, в сътрудничество с други изследователи, изследва потенциала на НЛО техниките в много важни области на медицината, включително рак, сърдечни заболявания и затлъстяване.
Триизмерно изображение на бялото вещество на гръбначния мозък, както се вижда с помощта на техниката MMM. Цветовете червено, зелено и пурпурно представляват съответно CARS сигнала от миелиновите обвивки, SFG сигнала от астроцитните процеси и TPEF сигнала от ядрата, идентифицирани с етидиев бромид. Изображение от Ян Фу и Джи-Син Ченг.
Изследване на архитектурата на туморите
Техниката MMM предлага възможност за изследване на тумори в тялото, без да са необходими биопсии. От друга страна, това улеснява изследването на пространствената организация на тумора и съседната съединителна тъкан, които не могат да бъдат визуализирани в тънки участъци от биопсии. Ченг и Игнасио Камарило, асистент по биологични науки в Университета Пърдю, прилагат техниката MMM, за да получат едновременно триизмерни изображения с висока резолюция на мастни клетки на гърдата, кръвни капиляри, колагенови влакна и туморни клетки. В конвенционалните ракови диагнози лекарите често включват етикети или маркери, за да разграничат раковата тъкан от здравата тъкан. Например, радиоактивни молекули се използват при PET сканиране (позитронно-емисионна томография), флуоресцентни багрила в оптични изображения и магнитни частици при ядрено-магнитен резонанс (MRI). Ченг обаче казва: „Много е трудно да се маркира конкретна клетка или тумор при пациент. Мултимодалната многофотонна микроскопия може да се използва за откриване на различни видове тумори в тялото, без да се налага да се използват маркери. ".