Используя высокотехнологичный метод визуализации, группа инженеров-биомедиков из Школы инженерии и прикладных наук Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи смог увидеть рано развивающиеся раковые клетки глубже, чем когда-либо прежде, с помощью нового бактериального белка.
Лихонг Ван, доктор философии, Джин К. Беар заслуженный профессор биомедицинской инженерии инженерной школы; Цзюньцзе Яо, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Вана, и группа инженеров обнаружили, что, генетически модифицируя раковые клетки глиобластомы для экспрессии белка BphP1, полученного из бактерии rhodopsuedomonas palustris, они могут ясно видеть от десятков до сотен живых раковых клеток на глубине. как 1 сантиметр в ткани с помощью фотоакустической томографии.
Работа, опубликованная ноябрь. 9 в расширенной онлайн-публикации Nature Methods, является первой, в которой глубоко проникающая фотоакустическая томография высокого разрешения сочетается с обратимо переключаемым нефлуоресцентным бактериальным фитохромом.
«Генетическое кодирование белка позволяет нам отображать и отслеживать целевые биологические процессы глубоко в тканях», – говорит Ван. “Свойство оптического переключения белка открывает новые возможности визуализации.”
Белок BphP1 обладает способностью воспринимать различные типы света и соответственно изменять свои абсорбционные свойства. Эта функция позволяет исследователям сделать два изображения раковой ткани с использованием двух типов света – в данном случае красного или ближнего инфракрасного света – и сравнить их, чтобы получить высокочувствительное изображение раковых клеток с высоким разрешением.
Используя два варианта фотоакустической томографии, разработанные в лаборатории Вана, в которых используется комбинация света и звука, чтобы внимательно рассмотреть ткани на разных масштабах длины, исследователи сначала осветили белок, экспрессируемый в раковой ткани, ближним инфракрасным светом. , заставляя его сдвигать поглощение. Затем они осветили ткань красным светом, по сути, «щелкнув выключатель» белка, чтобы он вернулся в исходное состояние. Когда они вычитают второе изображение из первого, сигнал крови и другой нежелательный «фон» в изображении удаляются, так что раковые клетки и их метастазы хорошо видны.
«Этот метод чрезвычайно полезен для визуализации рака», – говорит Яо. «Когда мы впервые смотрим на раннюю стадию рака, раковая ткань не сильно отличается от фоновой, здоровой ткани. Поскольку обильная кровь дает сильные сигналы, раковые клетки не выделяются. Теперь, с помощью этой новой технологии, мы можем видеть раковые клетки в крошечном кусочке ткани, когда рак небольшой.”
Раньше, говорит Яо, команда могла видеть только относительно позднюю стадию рака в тканях из-за очень сильного фонового сигнала крови, который затмевает раковые клетки. Это заставило их ждать, пока опухоль не станет достаточно большой, чтобы накопить достаточно клеток, чтобы их можно было увидеть.
Яо говорит, что новая технология имеет многообещающие перспективы для будущих исследований рака, а также для исследований сердечной ткани и иммунотерапии рака.
«Эта технология предоставляет биологам новый многообещающий инструмент для глубокой визуализации рака с высоким разрешением с генетической специфичностью, а также для скрининга лекарств в живых тканях», – говорит Ван.