Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Bezbolesna alternatywa dla biopsji

Recommended Posts

Na Harvard University opracowano nieinwazyjną technikę obrazowania na poziomie molekularnym. Działa ona na tyle szybko, że możliwe jest obserwowanie czerwonych krwinek poruszających się w naczyniach włosowatych myszy. Sunney Xie, profesor biochemii mówi, że nowa technika mogłaby stać się bezbolesną alternatywą dla biopsji. Aby zidentyfikować guza musimy wyciąć tkankę, pociąć ją na plasterki, zastosować barwnik i przyjrzeć się jej pod mikroskopem - cały ten proces zajmuje 15-20 minut. Tutaj nie potrzebujemy biopsji, możemy uzyskać niemal identyczny obraz bez konieczności cięcia tkanki - stwierdził uczony.

Obecnie podobne obrazowanie jest możliwe za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) i tomografii pozytronowej (PET). Obie techniki wymagają jednak podania pacjentowi, odpowiednio, kontrastu albo materiału radioaktywnego. Jednak substancje te zakłócają normalne procesy zachodzące w komórkach.

W technice opracowanej przez Xie można obejść się bez kontrastu. Uczony wykorzystał spektroskopię Ramana, a więc fakt, iż wiązania molekularne wibrują przy specyficznych częstotliwościach światła. Xie wykorzystał dwa lasery o różnych częstotliwościach oraz detektor wyłapujący odpowiedź molekuł na pobudzenie laserami i przekładający ich drgania na obraz.

Jednak w spektroskopii Ramana sygnał jest bardzo słaby, szczególnie w żywych tkankach, składających się z wielu różnych molekuł. Aby go wzmocnić użyto dwóch laserów w miejsce jednego, czyli stymulowaną spektroskopię Ramana.

Dzięki znajomości częstotliwości wibracji konkretnych białek w czerwonych ciałkach krwi zespół naukowców mógł ustawić jeden laser na wyższą, a drugi na niższą częstotliwość tak, że różnica pomiędzy nimi była równa częstotliwości wibracji białek. Za pomocą systemu luster oba promienie skierowano przez nieciwlki otwór na ciało badanej myszy. Kombinacja taka wywołała zsynchronizowane wibracje we wszystkich wybranych proteinach na badanym obszarze. Xie porównuje to do grupy wahadeł. Wyobraźmy sobie, że mamy wiele wahadeł, z których każde porusza się z tą samą częstotliwością, ale faza każdego z nich jest przypadkowa. Z takim zjawiskiem mamy do czynienia w standardowej spektroskopii Ramana. Ale tutaj zmusiliśmy wszystkie wahadła, by wychylały się w lewo i w prawo w tym samym momencie, a więc uzyskaliśmy silniejszy sygnał. Uzyskany w ten sposób sygnał jest tysiące razy silniejszy niż w standardowej spektroskopii Ramana i pozwala na zajrzenie na 100 mikrometrów w głąb tkanki. To otwiera nowe możliwości badania zmian chemicznych i śledzenia transportu leków. Technika ta jest znacznie bardziej czuła i ma lepszą rozdzielczość, jednak wciąż jest ograniczona przez niewielką głębokość, na którą można spenetrować tkankę - powiedział Shuming Nie, profesor inżynierii biomedycznej z Emory University.

Pomimo tych ograniczeń technika taka będzie przydatna nie tylko do rozpoznawania nowotworów powstających na powierzchni skóry. Xiu i jego zespół rozpoczęli już wpółpracę z inżynierem Ericem Seibelem z University of Washington. Chcą wspólnie stworzyć endoskop zawierający dwa lasery, który pozwoli na zajrzenie w głąb ciała pacjentów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki nowoczesnemu sprzętowi guzy gruczołu krokowego można wykryć wcześniej niż kiedykolwiek, gorzej mają się jednak sprawy ze stwierdzeniem, czy są one łagodne, czy złośliwe. Może się to zmienić dzięki środkowi kontrastowemu z greliną, którą połączono z fluorescencyjnym znacznikiem (grelina jest lepiej znana jako hormon głodu).
      Złośliwe guzy pochłaniają o wiele więcej greliny niż zwykłe komórki prostaty. Doktorzy John Lewis i Len Luyt z Lawson Health Research Institute uważają, że w ten właśnie sposób można zidentyfikować agresywną postać choroby.
      Zespół testował czynnik kontrastowy swojego pomysłu na próbkach tkankowych pobranych od pacjentów z rakiem gruczołu krokowego. Okazało się, że sygnał z komórek złośliwych guzów był niemal 5-krotnie silniejszy niż z komórek guzów łagodnych i komórek niezmienionych chorobowo.
      Testy obrazowe, takie jak pozytonowa tomografia emisyjna czy rezonans magnetyczny, są wykorzystywane do nieinwazyjnego diagnozowania wielu nowotworów, jednak w przypadku raka prostaty biopsja nadal pozostaje najlepszą opcją. Nasze studium sugeruje, że obrazowanie z wykorzystaniem greliny i w tym przypadku pozwala na nieinwazyjną biopsję oraz wcześniejsze wykrycie ewentualnych przerzutów - podkreśla dr Lewis.
      Szczegółowe wyniki badań ukażą się w najbliższym numerze pisma The Prostate.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Prof. Jannick Rolland z Rochester University opracowała nową metodę obrazowania tkanek tuż pod powierzchnią skóry za pomocą ciekłych soczewek. Pozwala to na uzyskiwanie zdjęć o wysokiej rozdzielczości, by rozstrzygnąć, czy zmiana ma charakter łagodny, czy nowotworowy. Nie trzeba pobierać próbek i wysyłać ich do laboratorium.
      Czubkiem 30-cm cylindrycznej sondy należy dotknąć tkanki i po kilku sekundach lekarz widzi w trójwymiarze, co znajduje się pod powierzchnią analizowanej zmiany. Kiedy pacjent przyjdzie [w przyszłości] do kliniki np. z podejrzanym znamieniem, nie trzeba będzie chirurgicznie pobierać wycinka lub wykonywać kosztownego i czasochłonnego rezonansu magnetycznego. Zamiast tego stosunkowo nieduże, przenośne urządzenie wykona zdjęcie, które pomoże zaklasyfikować zmianę jeszcze w gabinecie lekarza.
      W urządzeniu znajduje się opracowany w Rochester układ ciekłych soczewek, wykorzystywany podczas mikroskopowej tomografii optycznej. W ciekłych soczewkach szkło zastępuje kropla wody. Gdy zmienia się pole elektryczne wokół kropel, zmieniają one kształt. W ten sposób można regulować ogniskową i wykonywać tysiące zdjęć z ostrością ustawioną na poszczególne warstwy. Połączenie zdjęć daje wgląd na 1 mm w głąb tkanki. Ponieważ zamiast ultradźwięków urządzenie wykorzystuje promieniowanie w bliskiej podczerwieni, uzyskuje się obraz o rozdzielczości liczonej w mikronach, a nie milimetrach.
      Wstępne testy na ludziach dały dobre rezultaty. Rolland podkreśla, że teraz przyszedł czas na badania kliniczne i ustalenie zdolności aparatu do rozróżniania różnych typów zmian chorobowych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy uczeni udowodnili, że można dokonywać obliczeń za pomocą skrzyżowanych ze sobą nanokabli. Wystarczy ich odpowiednie połączenie, a otrzymamy prosty układ logiczny.
      Specjaliści z Universytetu Harvarda ułożyli na krzemowym podłożu 10-nanometrowej długości kable z germanu. Następnie pokryli je tlenkami metali i nałożyli nań w określonych miejscach kolejne kable, krzyżujące się z tymi poniżej. Dzięki podaniu wysokiego napięcia naukowcy mogli włączyć i wyłączyć poszczególne miejsca przecięcia się kabli, programując w ten sposób układ. Później użyli niższego napięcia, dzięki któremu niżej położone kable z germanu działały jak tranzystory.
      Stworzony w ten sposób chip składał się z 496 programowalnych tranzystorów umieszczonych na powierzchni 960 mikrometrów. Układ umożliwiał przeprowadzenie operacji dodawania i odejmowania.
      Twórcy nowej kości przyznają, że jest ona bardzo duża, a ich technika raczej nie pozwoli na dorównanie szybko rozwijającym się technologiom litograficznym. Podkreślają jednak, że ich metoda ma olbrzymią zaletę, gdyż tworzone w ten sposób układy mogą zużywać nawet 100-krotnie mniej energii niż konwencjonalne kości. Mogą zatem przydać się do tworzenia niewielkich robotów czy prostych urządzeń biomedycznych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wykonywane w przyszłości biopsje mogą być bezbolesne i nieinwazyjne, a wszystko dzięki technologii laserowej opracowanej na Uniwersytecie Stanowym Michigan.
      Przechodząc obecnie testy na nowotwory skóry, pacjenci muszą się poddać wycięciu paska skóry. Jest on następnie wysyłany do laboratorium i badany. Jak tłumaczy Marcos Dantus, być może już niedługo dzięki mikroskopom ramanowskim, generującym szybkie, ultrakrótkie pulsy laserowe, by zidentyfikować znajdujące się w danym miejscu cząsteczki, problematyczne znamię zostanie ocenione niemal natychmiast, bez związanego ze stresem czekania na wyniki. Opis nowej wybiórczej cząsteczkowo metody znajduje się w artykule opublikowanym na łamach Nature Photonics.
      Inteligentne lasery pozwalają nam selektywnie wzbudzać składniki – nawet te o niewielkich różnicach spektroskopowych. Możemy manipulować pulsami lasera, wzbudzając ten związek lub inny, opierając się na ich sygnaturach drganiowych. To zapewnia nam świetny kontrast – wyjaśnia Dantus.
      W przeszłości naukowcy mogli się zbliżyć do tego poziomu kontrastu, wprowadzając związki fluorescencyjne. Przy stymulowanej spektroskopii ramanowskiej (SRS) stosowanie markerów fluorescencyjnych przestaje już być konieczne.
      Obrazowanie SRS zapewnia większą specyficzność i możliwość mapowania konkretnych związków chemicznych w otoczeniu innych podobnych (interferencyjnych), np. cholesterolu w obecności lipidów.
      Wśród dodatkowych zastosowań aplikacji Amerykanie wymieniają dokładne badanie, jak związki chemiczne penetrują włosy i skórę oraz jak leki wnikają w tkanki i do jakich interakcji tkanka-lek w ogóle dochodzi. W ten sposób naukowcy zyskują szansę na zminimalizowanie skutków ubocznych związanych z zażywaniem danego medykamentu, co powinno przyspieszyć jego ewentualną komercjalizację. Poza tym Dantus wykorzystał opisywaną technologię obrazowania do wykrywania na odległość śladów niebezpiecznych związków.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy opracowali metodę i urządzenie pozwalające na zdalne pobudzanie światłem pojedynczych neuronów nicienia, a w rezultacie na dowolne kierowanie jego zachowaniem, zmieniając go w biorobota.
      Caenorhabditis elegans jest milimetrowej długości nicieniem, często wykorzystywanym do badań przez naukowców - z powodu prostej budowy, dokładnie zbadanego systemu nerwowego (składającego się dokładnie z 302 neuronów), przezroczystego ciała i zsekwencjonowanego genomu. Jednak to, co zrobili naukowcy z Harvard University, University of Pennsylvania, oraz University of Massachusetts Medical School może zaskakiwać - zbudowali system sterowania tym nicieniem przy pomocy precyzyjnie skupionych impulsów niebieskiego i zielonego światła.
      Pierwszym krokiem było zmodyfikowanie genomu C. elegans, wprowadzając do neuronów białka halorodopsynę oraz kanałową rodopsynę-2. To uwrażliwiło neurony na niebieskie i zielone bodźce świetlne, pozwalając dowolnie wzbudzać je i hamować.
      Jako system sterujący skonstruowali urządzenie o nazwie CoLBeRT (Controlling Locomotion and Behavior in Real Time), które używając skupionych wiązek światła aktywuje (w czym pomaga przezroczyste ciało tego nicienia) pojedyncze neurony i pojedyncze komórki mięśniowe. Ponieważ nicień porusza się dość szybko, a jest przy tym mały (1 milimetr długości), imponująca jest precyzja urządzenia złożonego z mikroskopu, systemu mikroluster oraz komputera przetwarzającego obraz i celującego impulsami świetlnymi. Prędkość skanowania obrazu to 50 klatek na sekundę, precyzja systemu luster osiąga zaś 30 mikrometrów.
      Niebieski impuls działa pobudzająco na neuron, co pobudzenie nicień odczuwa jako dotknięcie, jeśli następuje ono w przedniej części ciała, C. elegans się zatrzymuje, jeśli w tylnej - rusza do przodu. Podobnie można wymuszać zmianę kierunku poruszania się, sterując nicieniem zarówno na lądzie, jak i w wodzie. Naukowcom udaje się nawet wywoływać składanie jaj „na komendę".
      Bezprecedensowy eksperyment stanowi przełom zarówno w dziedzinie badania zachowania i funkcji układu nerwowego, jak i w bioinżynierii i biorobotyce. Studium Aravinthana D.T. Samuela i Andrew M. Leifera ukazało się w Nature Methods.
×
×
  • Create New...