La proyección de imagen óptica no invasor descubre firmas moleculares tempranas de la enfermedad

Las condiciones crónicas incluyendo obesidad, enfermedad cardiovascular, y cáncer comienzan a menudo con los cambios tempranos, sutiles en metabolismo celular. Ahora los investigadores en la universidad de los penachos han desarrollado una técnica de proyección de imagen óptica no invasor que descubre estos cambios, ofreciendo una oportunidad temprana para la nueva investigación y el revelado terapéutico potencial.

“Antes de síntomas y de daño visibles de la enfermedad ocurra, la enfermedad comienza con los cambios en las moléculas implicadas en metabolismo que obstaculizan la capacidad de tejidos y de células de funcionar correctamente,” Behrouz explicado Shabestari, Ph.D., director del programa en proyección de imagen óptica en el instituto nacional de la proyección de imagen y de la bioingeniería biomédicas. “Este trabajo de los penachos es una aproximación innovadora y altamente importante para descubrir firmas moleculares tempranas de la enfermedad.”

El laboratorio de Irene Georgakoudi, Ph.D., profesor de la ingeniería biomédica en los penachos y el investigador del guía en el estudio, se especializa al usar la luz para obrar recíprocamente con las moléculas dominantes que funcionan con metabolismo celular. Sus métodos permiten la proyección de imagen de cambios en estas moléculas dominantes en un cierto plazo sin perturbar o el daño de las células.

El grupo utilizó una técnica llamada microscopia de fluorescencia emocionada (TPEF) dos-fotón para vigilar la actividad de dos moléculas implicadas en funciones metabólicas numerosas en todas las células: dinucleótido de adenina de niconamida (NADH) y dinucleótido de la adenina del flavin (FAD). El NADH y la NOVEDAD son componentes claves de las reacciones químicas contínuas de la célula que salvan energía y después liberan esa energía cuando es necesarios para mantener la célula activo y el funcionamiento.

La proyección de imagen de TPEF excita estas moléculas con un de rayo láser infrarrojo cercano. La señal fluorescente resultante ofrece una herramienta óptica a las acciones fisiológicas y bioquímicas del monitor dentro de las células, que podrían indicar inicio de la disfunción y de la enfermedad.

Para probar si el sistema de la proyección de imagen podría determinar irregularidades en metabolismo de la célula, los investigadores utilizaron TPEF a las células cultivadas de imagen en las cuales alteraron los procesos metabólicos importantes donde el NADH y la NOVEDAD tienen papeles críticos. Viven las células que eran células incluidas usadas del corazón, células epiteliales, células madres, y células (gordas) adiposas marrones. Cambiando la función metabólica mientras que la proyección de imagen NADH y la NOVEDAD, ellas determinaron si los cambios en las configuraciones fluorescentes específicas de estas dos moléculas eran buenos indicadores de la salud o de la función de la célula.

Las células eran reflejadas bajo variación de las condiciones experimentales que alteran los procesos metabólicos normales implicados en producir energía. Los ejemplos de las condiciones probadas incluyen las células muertas de hambre de la glucosa, creciendo las células en niveles con poco oxígeno (así que la producción energética es ineficaz), y exponiendo las células a la temperatura fría (que afecta a almacenamiento de energía).

Bajo cada uno de las condiciones experimentales, la proyección de imagen de TPEF reveló configuraciones y los perfiles únicos de la intensidad de la fluorescencia que indicaron que el NADH y la NOVEDAD estaban en las ciertas formas o situaciones químicas que podrían servir como mapa entender porqué no está funcionando una célula correctamente.

“Estos resultados demuestran la utilidad de esta técnica de proyección de imagen no invasor para determinar las células malsanas que podrían ser indicaciones tempranas del revelado de la enfermedad,” dijeron a Georgakoudi. “Simultáneamente combinando la proyección de imagen y análisis de células bajo condiciones múltiples podíamos ver la presencia de cambios metabólicos así como su naturaleza química en el nivel unicelular.”

Los cambios metabólicos creados en las células son similares a los cambios que ocurren en enfermedades tales como cáncer, enfermedad cardiovascular, y obesidad. “Creemos que la técnica se convertirá en final una nueva plataforma importante usada para entender y descubrir tales enfermedades temprano en el proceso,” dijo a Georgakoudi. “TPEF también será una herramienta inestimable para vigilar cambios metabólicos en respuesta a los nuevos tratamientos diseñados para reducir o para parar enfermedad antes del inicio de la degeneración o del daño del tejido.”

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

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