La rappresentazione ottica non invadente individua le impronte molecolari in anticipo della malattia

I termini cronici compreso l'obesità, la malattia cardiovascolare ed il cancro cominciano spesso con i cambiamenti in anticipo e sottili nel metabolismo cellulare. Ora i ricercatori alla Tufts University hanno sviluppato una tecnica di rappresentazione ottica non invadente che individua questi cambiamenti, fornenti un ventaglio di opportunità in anticipo per la nuova ricerca e lo sviluppo terapeutico potenziale.

“Prima dei sintomi e del danno visibili di malattia presenti, la malattia comincia con i cambiamenti in molecole in questione nel metabolismo che ostacolano la capacità dei tessuti e delle celle di funzionare correttamente,„ Behrouz spiegato Shabestari, il Ph.D., Direttore del programma nella rappresentazione ottica all'istituto nazionale della rappresentazione e della bioingegneria biomediche. “Questo lavoro dai ciuffi è un approccio innovatore ed altamente significativo per la rilevazione delle impronte molecolari in anticipo della malattia.„

Il laboratorio di Irene Georgakoudi, il Ph.D., professore di assistenza tecnica biomedica ai ciuffi ed al ricercatore del cavo sullo studio, si specializza nel usando l'indicatore luminoso per interagire con le molecole chiave che eseguono il metabolismo cellulare. I loro metodi permettono col passare del tempo la rappresentazione dei cambiamenti in queste molecole chiave senza disturbare o danneggiare le celle.

Il gruppo ha usato una tecnica chiamata microscopia di fluorescenza eccitata (TPEF) due-fotone per riflettere l'attività di due molecole coinvolgere nelle numerose funzioni metaboliche in tutte le celle: di nicotinamide adenindinucleotide (NADH) e dinucleotide dell'adenina di flavin (FAD). Sia il NADH che la MODA sono componenti chiavi delle reazioni chimiche continue delle cellule che memorizzano l'energia e poi rilasciano quell'energia una volta necessari per tenere la cella vivo ed il funzionamento.

La rappresentazione di TPEF eccita queste molecole con un raggio laser di vicino infrarosso. Il segnale fluorescente risultante fornisce uno strumento ottico agli eventi fisiologici e biochimici del video all'interno delle celle, in grado di indicare l'inizio di malattia e di disfunzione.

Per provare se il sistema della rappresentazione potrebbe identificare le irregolarità nel metabolismo delle cellule, i ricercatori hanno usato TPEF alle celle coltivate di immagine in cui hanno alterato i trattamenti metabolici importanti dove il NADH e la MODA hanno ruoli critici. Vivono le celle che erano celle incluse usate del cuore, celle epiteliali, cellule staminali e celle (grasse) adipose marroni. Cambiando funzione metabolica mentre la rappresentazione NADH e la MODA, essi hanno determinato se i cambiamenti nei reticoli fluorescenti specifici di queste due molecole erano buoni indicatori della salubrità o della funzione della cella.

Le celle erano imaged nell'ambito della variazione delle circostanze sperimentali che alterano i trattamenti metabolici normali in questione nella produzione dell'energia. Gli esempi delle circostanze provate comprendono le celle affamate di glucosio, crescenti le celle nei bassi livelli dell'ossigeno (in modo da nella produzione di energia è inefficiente) ed esponenti le celle alla temperatura fredda (che pregiudica immagazzinamento dell'energia).

Sotto ciascuna delle circostanze sperimentali, la rappresentazione di TPEF ha rivelato i reticoli ed i profili unici dell'intensità della fluorescenza che hanno indicato che il NADH e la MODA erano nei determinati moduli o posizioni chimici che potrebbero servire da mappa capire perché una cella non sta funzionando correttamente.

“Questi risultati dimostrano l'utilità di questa tecnica di rappresentazione non invadente per l'identificazione delle celle non sane che potrebbero essere indicazioni iniziali dello sviluppo di malattia,„ hanno detto Georgakoudi. “Simultaneamente combinando la rappresentazione e l'analisi delle celle nelle circostanze multiple potevamo vedere la presenza di cambiamenti metabolici come pure la loro natura chimica al livello unicellulare.„

I cambiamenti metabolici creati nelle celle sono simili ai cambiamenti che si presentano nelle malattie quali cancro, la malattia cardiovascolare e l'obesità. “Crediamo che la tecnica infine si trasformi in in una nuova piattaforma importante utilizzata per capire e diagnosticare tali malattie presto nel trattamento,„ ha detto Georgakoudi. “TPEF egualmente sarà uno strumento inestimabile per riflettere i cambiamenti metabolici in risposta ai nuovi trattamenti destinati per rallentare o fermare la malattia prima dell'inizio di degenerazione o di danno del tessuto.„

Sorgente: https://www.nibib.nih.gov/news-events/newsroom/metabolic-imaging-targets-early-signs-disease-development

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