Nemlineáris optikai mikroszkópia - A diagnosztika és a jobb kezelések előrehaladása
Compartir:
Instabil plakkfelismerés
Neurológiai sérülések és betegségek képalkotása
Az Egyesült Államokban csaknem félmillió ember él gerincvelő sérüléssel, és további 400 000 embert érint a sclerosis multiplex (SM). Ezeket az állapotokat a mielinhüvelyek elvesztése jellemzi, amely az idegrendszer fontos eleme, az úgynevezett fehér anyag. A villamos vezeték burkolatához hasonlóan a mielinhüvelyek is szigetelőként működnek, megkönnyítve az idegi impulzusok vezetését. A mielinhüvelyek elvesztése, az úgynevezett demielinizáció késlelteti vagy blokkolja a neurológiai jeleket, ami gyakran halálos kimenetelű mozgás-, hallás-, beszéd- vagy látáskárosodást eredményez. A demielinizációs folyamatot rosszul értik, részben abból adódóan, hogy ép fehérállományban képtelenek voltak a szubcelluláris részletek képalkotása.
Ji-Xin Cheng, a Purdue Egyetem orvosbiológiai és vegyészmérnöki adjunktusa nemrégiben felfedezte a kalcium és a glutamát néhány kulcsfontosságú szerepét a demielinizáció aktiválásában. Ezek a felfedezések segítenek a kutatóknak megérteni a neurológiai károsodásokat, és elősegíthetik az olyan betegségek jobb kezelését, mint az SM. Ezeknek az aktivátoroknak a felfedezését egy innovatív képalkotási technikával, a CARS (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) mikroszkóppal nevezték el. A CARS mikroszkóp kimutatja a kémiai kötés rezgéseit, és különösen érzékeny a zsíros anyagok, például a mielin képalkotásában. Ez a technika valós idejű képeket ad a gerincvelő sérülése utáni mielinhüvely változásairól, és lehetővé teszi a dinamikus demielinizációs paraméterek, például a mielinhüvely vastagságának mérését.
Cheng csapata az MMM technikát alkalmazta az élő gerincvelő és ülőideg háromdimenziós felbontásban történő megjelenítésében. Az elkövetkező években az MMM technikát alkalmazzák a myelin lebomlásának okainak tanulmányozására SM és gerincvelő sérülések esetén. Cheng más kutatókkal együttműködve feltárja az NLO technikákban rejlő lehetőségeket az orvostudomány számos fontos területén, beleértve a rákot, a szívbetegségeket és az elhízást.
A gerincvelő fehérállományának háromdimenziós képe az MMM technika alkalmazásával. A piros, a zöld és a bíbor szín a myelinhüvelyekből származó CARS jelet, az asztrocita folyamatokból származó SFG jelet és az etídium-bromiddal azonosított magokból származó TPEF jelet jelöli. Yan Fu és Ji-Xin Cheng képe.
A daganatok architektúrájának vizsgálata
Az MMM technika lehetőséget nyújt arra, hogy biopszia nélkül megvizsgálják a szervezet daganatait. Másrészt megkönnyíti a tumor és a szomszédos kötőszövet térbeli szerveződésének vizsgálatát, amely a biopsziák vékony szakaszain nem látható. Cheng és Ignacio Camarillo, a Purdue Egyetem biológiai tudományok adjunktusa az MMM technikát alkalmazva egyidejű, nagy felbontású háromdimenziós képeket nyert az emlőzsírsejtekről, a vérkapillárisokról, a kollagénrostokról és a tumorsejtekről. A hagyományos rákdiagnosztikákban az orvosok gyakran tartalmaznak címkéket vagy markereket, hogy megkülönböztessék a rákos szöveteket az egészséges szövetektől. Például radioaktív molekulákat használnak PET-vizsgálatokban (pozitron emissziós tomográfia), fluoreszkáló festékeket optikai képekben és mágneses részecskéket mágneses rezonancia képalkotásban (MRI). Cheng azonban azt mondja: „Nagyon nehéz egy adott sejtet vagy daganatot megjelölni a betegben. A multimodális multifoton mikroszkóppal markerek használata nélkül fel lehet fedezni a különböző típusú daganatokat a testben. ”.