Вчені розробили новий візуальний експрес-метод пошуку захворювань

Американські вчені розробили новий метод флуоресцентного біоіміджингу, що дозволяє в режимі реального часу спостерігати за процесами, що відбуваються в організмі, шукати осередки захворювань та контролювати лікування. Опис наведено в журналі Nature Communications.

Подробности

Ефективність молекулярної візуалізації за допомогою флуоресцентних агентів – флуоресцентного біоіміджингу – доведена на рівні лабораторних та клінічних випробувань. Зокрема, цей метод застосовується для контролю видалення пухлин під час онкологічних операцій на легенях, а також при до- та інтраопераційному спостереженні пацієнтів. Різні варіанти методу широко використовують біологи і медики для вивчення різних процесів, що відбуваються в живих тканинах тварин і людини.

Суть методу полягає в тому, що в тканини або кров вводиться контрастний флуоресцентний агент, який має здатність зв’язуватися з конкретними клітинами (наприклад, раковими) або білками. При впливі на тканини світлом певної зони спектра ці клітини стають видимими.

Однак метод флуоресцентного біоіміджингу має недолік — через складність біологічних систем збирання та обробки даних для побудови зображення зявляється потреба в трудоємких обчисленнях, які займають багато часу.

Американські вчені з Університету Південної Каліфорнії у співпраці з колегами Кембриджського університету розробили новий варіант методу молекулярної візуалізації, який може працювати в режимі реального часу.

За основу вони взяли техніку флуоресцентної гіперспектральної візуалізації, що дозволяє не тільки стежити за поміченими молекулами, а й диференціювати їх кольори по всьому спектру, а також створювати повнокольорові зображення внутрішніх частин організму. Розроблена авторами модифікація цієї техніки, названа методом розширеного спектрально-кодованого представлення (SEER), забезпечує у 2,7 рази
більшу чіткість зображення, ніж існуючі методи, а працює у 67 разів швидше.

Швидкість забезпечується спеціальним алгоритмом обробки сигналів флуоресцентних міток, а більш висока деталізація досягається за рахунок аналізу сигналів по всьому спектру. Але найголовніше, що при цьому методі використовується менший ресурс пам’яті комп’ютера, що дуже важливо щодо масштабних досліджень.

“SEER – це швидкий та інтуїтивно зрозумілий математичний спосіб інтерпретації зображень у міру їх збору та обробки. Це свого роду елемент фундаментальної науки, який може бути використаний для розробки більш якісних методів діагностики та лікування, – наводяться в прес-релізі університету слова керівника дослідження Франческо Кутрале (Francesco Cutrale), професора молекулярної та комп’ютерної біології Університету Південної Каліфорнії. – Ця технологія досить універсальна. Вона може стати основою програми смартфона для використання в дистанційній медицині, визначення безпеки харчових продуктів”.

Найближчим часом вчені спільно з лікарями дитячої лікарні Лос-Анджелеса планують використати метод SEER для клінічного виявлення ранніх стадій захворювань на рак легенів, а також для вивчення наслідків впливу на організм забруднюючих речовин.