Исследователи разработали новый метод визуализации внеклеточных везикул

Специалисты лаборатории биофотонической визуализации в Институте передовых наук и технологий Бекмана разработали методы визуализации, которые исследуют ткани без использования каких-либо окрашиваний или меток. Исследователи создали уникальную систему с использованием лазерного источника, который может захватывать больше информации о ткани по сравнению с традиционными методами визуализации. Эта система обеспечивает лучшую визуализацию внеклеточных везикул, которые связаны с раком, особенно с клетками рака молочной железы.

«Мы можем получить информацию о структуре и метаболизме живой ткани. Система визуализации позволяет нам собирать всю эту информацию одновременно, позволяя увидеть намного больше деталей о ткани, клетках и их функциях, чем современные способы визуализации» - говорит доктор Стивен Боппарт, руководитель лаборатории.

«Клетки используют внеклеточные везикулы для связи друг с другом даже в нормальных условиях. Опухолевые клетки выделяют их больше по всему организму. По этой причине они могут использоваться в качестве маркеров прогрессирования рака», - поясняет Боппарт.

Традиционные методы визуализации могут сделать ткань непригодной для дальнейших исследований. «Основной вклад заключается в том, что мы можем визуализировать эти везикулы в живых тканях, не нарушая ткани и не используя какие-либо метки. Мы можем видеть, как эти везикулы взаимодействуют друг с другом и с опухолями», - говорит Сикиан Ю, научный сотрудник биоинженерии в лаборатории Боппарта.

Техника, используемая в лаборатории, включает использование ультракоротких лазерных импульсов, которые взаимодействуют с образцами ткани.

«Существует два механизма, связанных с визуализацией, - говорит Ю. - Некоторые компоненты ткани испускают разные виды флуоресценции, которые бывают разных цветов. Другой механизм включает молекулярные структуры, которые при определенном выравнивании дают совершенно другой набор цветов. Мы обнаружили, что везикулы, которые имеют более высокие концентрации молекул NADPH, тесно связаны с агрессивностью опухоли и располагаются вокруг сосудов. Характеризуя везикулы, мы можем обнаружить раковые изменения на более ранней стадии».

Вторая статья о диагностике с помощью многофотонной виртуальной гистологии, управляемой глубинными нейронными сетями, была опубликована в Precision Oncology и посвящена сочетанию визуализации без меток с методами глубинного обучения.

В настоящее время, когда хирурги удаляют опухоли у пациентов, они анализируют образцы тканей по краям опухоли, чтобы убедиться, что вся раковая ткань была удалена. Анализ образцов может длиться несколько дней.

«Мы попробовали использовать новую технику, чтобы сразу увидеть ткань, - говорит Ю. - После получения изображения мы используем глубинное обучение для дифференциации раковой и нормальной ткани молочной железы».

«Мы надеемся, что этот метод будет использоваться для медицинской диагностики на практике. Современные методы дают результат, но требуют много времени, - говорит Боппарт. - Система довольно дорогая, но она не похожа на другие высококлассные микроскопы, которые используются в настоящее время, при чем стоимость должна снизиться через несколько лет по мере развития лазерной технологии. Другой проблемой является то, что, если нужны изображения с высоким разрешением, необходимо сосредоточиться на меньших областях. Однако когда мы рассматриваем меньшие области, то все равно можем получить полную картину того, что происходит в ткани».

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200220182752.htm