В сто раз быстрее
Лазерная технология помогает исследователям тщательно изучать раковые клетки
Метод фотоакустической микроскопии поможет в идентификации и определении характеристик раковых клеток, – пишет Caltech (Laser Technology Helps Researchers Scrutinize Cancer Cells).
Для разработки эффективного лечения, ученым нужно знать определенные признаки рака, от которого страдает пациент. Но одна из самых больших трудностей в лечении онкологии заключается в том, что раковые клетки не одинаковы. Даже в пределах одной и той же опухоли раковые клетки могут различаться по своей генетике, поведению и восприимчивости к химиотерапевтическим препаратам.
Раковые клетки, как правило, гораздо более метаболически активны, чем здоровые, и некоторые сведения о поведении раковых клеток можно почерпнуть, проанализировав их метаболическую активность. Но получение точной оценки этих характеристик оказалось трудным для исследователей. Было использовано несколько методов, включая сканирование методом эмиссионной томографии (или ПЭТ), флуоресцентные красители и контрасты, но у каждого есть недостатки, которые ограничивают их полезность и эффективность.
Лихонг Ван из Калифорнийского технологического института считает, что он может добиться большего успеха с помощью фотоакустической микроскопии – методики, в которой лазерный свет вызывает ультразвуковые колебания в образце. Эти вибрации могут быть использованы для изображения клеток, кровеносных сосудов и тканей.
Ван – профессор медицинской инженерии и электротехники – в сотрудничестве с Жун Зу из Техасского университета A&M использует фотоакустическую микроскопию для улучшения существующей технологии измерения скорости потребления кислорода. В рамках этой технологии много раковых клеток помещаются в отдельные микроячейки, наполненные кровью. Клетки с более высоким метаболизмом будут потреблять больше кислорода и понижать его уровень в крови – этот процесс контролируется крошечным датчиком кислорода, размещенным внутри каждой ячейки.
Этот метод, как и ранее упомянутые, имеет недостатки. Чтобы получить значительный объем выборки метаболических данных, потребовались бы тысячи датчиков. Кроме того, наличие датчиков внутри ячеек может изменить скорость метаболизма клеток, что приведет к тому, что собранные данные будут неточными.
Усовершенствованная версия Вана устраняет кислородные датчики и вместо этого использует фотоакустическую микроскопию для измерения уровня кислорода в каждой ячейке. Он делает это с помощью лазерного света, настроенного на длину волны, которую гемоглобин в крови поглощает и преобразует в вибрационную энергию – звук. Когда молекула гемоглобина становится оксигенированной, ее способность поглощать свет на этой длине волны изменяется. Таким образом, Ван может определить, насколько насыщен кислородом образец крови, «слушая» звук, который он издает при освещении лазером. Он называет это одноклеточной метаболической фотоакустической микроскопией (single-cell metabolic photoacoustic microscopy, SCM-PAM).
В опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering статье (Hai et al., High-throughput, label-free, single-cell photoacoustic microscopy of intratumoral metabolic heterogeneity) Ван и его соавторы показывают, что SCM-PAM представляет собой огромное улучшение способности оценивать скорость потребления кислорода у раковых клеток. Использование отдельных датчиков кислорода для измерения скорости его поглощения позволяло исследователям анализировать примерно 30 раковых клеток каждые 15 минут. SCM-PAM Вана улучшает этот показатель на несколько порядков и позволяет исследователям за 15 минут анализировать около 3000 клеток.
«У нас есть методы, позволяющие повысить пропускную способность на несколько порядков, и мы надеемся, что эта новая технология вскоре поможет врачам принимать обоснованные решения по прогнозу и лечению рака», – говорит Ван.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru