Bezbolesna "biopsja"?

Na łamach Technology Review (wydawanego przez MIT) ukazał się artykuł naukowców z Universytetu Harvarda w USA, który opisuje nową, nieinwazyjną technikę obrazowania laserowego. Metoda ta jest tak szybka i dokładna, że pozwala obserwować np. przepływ krwinek czerwonych w naczyniach włosowatych myszy. Metoda opiera się na zastosowaniu dwóch źródeł światła o różnej długości fali, które wzbudzają specyficzne molekuły w skórze. Specjalne urządzenie zamienia następnie otrzymane dane na obraz. Autorzy twierdzą, że metoda ta może stać się alternatywą np. dla biopsji.



[caption id="attachment_246" align="alignright" width="220" caption="Erytrocyty (x220) - obserwowane w czasie ruchu przez naczynia włosowate myszy (Sunney Xie/Harvard University)"][/caption]

Sunney Xie, profesor biochemii: "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. Badania te ponadto są kosztowne, trwają długo i nie są obojętne dla zdrowia.

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

Problem "słabego sygnału" dotyczy większości metod polegających na wzbudzaniu elektronów w tkankach żywych (np. przy zastosowaniu endoskopii autofluorescencyjnej w diagnostyce wczesnych zmian nowotworowych). Oczywiście można "ominąć" ten problem poprzez zastosowanie związków chemicznych, które nasilają procesy wzbudzania elektronów w tkankach pod wpływem stymulacji określoną długością fali świetlnej, ale wtedy pozbawiamy się największej zalety tej metody - bezinwazyjności.

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 niewielki otwór na powierzchnię skóry 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.

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.

Źródło: http://www.technologyreview.com/biomedicine/26827/?p1=MstRcnt (poniedziałek, 06.12.2011)