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Facendo uso di rappresentazione preclinica per individuare Cancro

In questi intervista, Émilie Beaulieu Ouellet, scienziato dell'applicazione per la rappresentazione di scienze biologiche al fotone ecc parla con Nuovo-Medico circa il loro intervallo dei toner infrarossi preclinici e come possono permettere la rilevazione del cancro.

Prego potete dirci un bit circa i toner infrarossi preclinici ecc del fotone? Che cosa li colloca oltre ad altri sul servizio?

Il sistema del fotone ecc. (IR VIVO™) è il primo e soltanto il toner preclinico hyperspectral chiavi in mano ottimizzati per la rappresentazione nella seconda finestra biologica intervallo infrarosso infrarosso (NIR-II)/ (SWIR)a onde corte disponibile sul servizio a nostra conoscenza.

Il nostro portafoglio del prodotto comprende le componenti differenti di questo toner preclinico, quali un filtro hyperspectral (Hypercube™), i toner infrarossi del widefield (S-EOS & GRAND-EOS) e le macchine fotografiche (ZephIR™ 1,7). Ciò ci dà un ad alto livello di controllo sul sistema preclinico, che può essere personalizzato ai requisiti di cliente di misura.

Il nostro sistema preclinico standard di IR VIVO™ offre il laser o l'illuminazione del LED alle lunghezze d'onda come 730 nanometro o 808 nanometro, che sono lunghezze d'onda popolari per l'eccitazione degli indicatori di NIR-II quali i nanotubes del carbonio. Per rilevazione, possiamo offrire la rappresentazione multispettrale facendo uso di una ruota del filtrante e la rappresentazione hyperspectral con un'ampiezza dello spettro continuamente musicale da 850 nanometro a 1620 nanometro e una risoluzione spettrale < di 4 nanometro.

Il sistema egualmente è fornito di una piastra di riscaldamento, di un'entrata dell'anestesia di gas e delle porte di sbocco per fino a 3 mouse. Le estensioni facoltative comprendono la rilevazione nel visibile, in modo da significa che una potrebbe eseguire gli esperimenti sistematici effettuati dai toner ottici preclinici standard oltre ad avere la capacità di fare hyperspectral e la rappresentazione di NIR-II.

Come la rappresentazione nella seconda finestra biologica differisce da altre lunghezze d'onda ottiche della rappresentazione?

C'è dispersione diminuita come pure assorbimento e la automatico-fluorescenza minimi dal tessuto quando la rappresentazione nella seconda finestra biologica (1000 a 1700 nanometro). Di conseguenza, c'è un contrasto di immagine, una sensibilità e una profondità di infiltrazione molto migliori nel tessuto a queste lunghezze d'onda che la rappresentazione ottica visibile o infrarossa tradizionale (cioè 400-1000 nanometro).  

Il raggiungimento della profondità di infiltrazione di fino a 3 centimetri ha un impatto enorme quando il piccolo animale della rappresentazione gradisce i mouse, poiché permette la visualizzazione degli organi completi come pure dei trattamenti cellulari in tempo reale con un'alta risoluzione spaziale.

Ciò posiziona NIR-II rispetto vantaggiosamente ad altre piccole modalità animali della rappresentazione. Effettivamente, la rappresentazione di MRI, dell'ANIMALE DOMESTICO e di CT può prendere i minuti alle ore per completare una scansione, è complesso, costosa ed ionizzare nel caso dell'ANIMALE DOMESTICO e del CT.

Ancora, non possono fornire la risoluzione del micron-disgaggio della rappresentazione di NIR-II. Per concludere, sebbene la profondità di infiltrazione aumentata nella seconda finestra biologica non permetta la rappresentazione attraverso il corpo umano di tutto come MRI, l'ANIMALE DOMESTICO o il CT, la sua profondità di infiltrazione è ideale per le applicazioni quali la piccola rappresentazione animale, l'orientamento chirurgico o la resezione del tumore.

Che cosa è disponibile in termini di tecnologia a queste lunghezze d'onda?

Ci sono molti rivelatori infrarossi disponibili sul servizio. Per la rappresentazione nella seconda finestra biologica, le macchine fotografiche basate dell'arsenuro di gallio (InGaAs) dell'indio offrono il più alta sensibilità. Originalmente limitato al dominio aerospaziale e militare, le macchine fotografiche di InGaAs stanno diventando sempre più disponibili ai ricercatori.

Il fotone ecc. imballa il sui propri macchina fotografica altamente sensibile di ZephIR™ 1,7 InGaAs che funziona a grazie di -80°C all'integrazione di un dispositivo di raffreddamento a quattro piani di TE. Questa temperatura di funzionamento bassa permette la rilevazione di segnale estremamente - ai bassi livelli acustici.

Mentre le macchine fotografiche infrarosse (SWIR) di onda corta sono diventato più accessibili, i ricercatori hanno cominciato a verificare il potenziale di lavoro a queste lunghezze d'onda a rappresentazione di scienze biologiche. Hanno trovato che una migliore chiarezza di profondità e di immagine di infiltrazione potrebbe essere raggiunta con questa tecnologia ed essere iniziata a sviluppare gli indicatori biomedici che potrebbero essere usati alle lunghezze d'onda corrispondenti. Questi indicatori fluorescenti sono essenziali per concedere mirare alle entità biologiche.

Alcuni indicatori di NIR-II sono già disponibili nel commercio. Sebbene sia stato usato tradizionalmente per la rappresentazione intorno 800 nanometro, il verde clinico di indocyanine della tintura (ICG) risulta anche avere una buona emissione verso il 1300 nanometro. La parte della resistenza della rappresentazione di NIR-II è che apre il potenziale delle tinture di NIR che hanno code lunghe dell'emissione nel NIR-II provando la risoluzione tanto necessaria per gli studi di distribuzione biologica.

Gli indicatori di promessa quale corrente stanno sviluppandi includono le piccole molecole, i punti di quantum, i nanotubes unico murati del carbonio (SWCNT) e le nanoparticelle della terra rara. I risultati iniziali indicano che molte tinture di NIR hanno code lunghe dell'emissione. Una finestra extra della rappresentazione ora notevolmente avvantaggierà i programmi di ricerca già sul posto che puntano su fare le tinture fluorescenti mirate a; la risoluzione aumentata che la rappresentazione ottica di NIR-II assicura più ulteriormente aiuterà i programmi di ricerca di traduzione con il loro sviluppo della sonda.

Il fotone ecc. funziona congiuntamente con i ricercatori che sviluppano questi indicatori per fornire loro gli strumenti della rappresentazione richiesti per il loro sviluppo.

Offriamo uno dei pochi microscopi ottimizzati per immagine all'infrarosso disponibile finora sul servizio, il IMA™. La nostra offerta dei microscopi l'opzione per fare rappresentazione hyperspectral infrarossa, che permettono la caratterizzazione rapida della lunghezza d'onda dell'emissione degli indicatori multipli.

Il nostro toner preclinico di NIR-II, il IR VIVO™, egualmente è stato sviluppato per compiere la domanda dei ricercatori che lavorano nella seconda finestra biologica.

Titolo: Zeffiro 1,7, macchina fotografica del fotone ecc. di SWIR

Potete dirci circa alcune delle applicazioni di esempio della rappresentazione di NIR-II?

La rappresentazione di NIR-II è ideale per la visualizzazione rapida di in profondità, piccole funzionalità anatomiche con un alto livello di chiarezza. Le applicazioni di esempio comprendono la rappresentazione linfatica o metabolica del flusso sanguigno. La rilevazione del tumore o la valutazione dell'ambiente delle cellule (contenuto del microRNA o del lipido, pH, temperatura, ecc.) è altri esempi che saranno discussi presto.

Malattie relative a flusso sanguigno quali milioni di persone periferici di influenza di malattia arteriosa in America. I modelli del mouse di ischemia sono usati per sviluppare le terapie per migliorare il ripristino del flusso sanguigno. Gli studi hanno indicato che la rappresentazione di NIR-II può essere usata per riflettere i trattamenti quantitativamente in relazione con microvascularization quali aspersione del tessuto, la frequenza cardiaca o il flusso sanguigno in piccoli animali.

Effettivamente, NIR-II permette entrambe la visualizzazione di piccoli microvessels ad una risoluzione spaziale più superiore alla rappresentazione del μCT e la quantificazione del flusso sanguigno ad un ultrasuono di corrispondenza della velocità. Queste capacità sono egualmente pertinenti per la rappresentazione funzionale degli stati di attività quali moto del muscolo o la risposta del cervello agli stimoli, che sono collegati molto attentamente ad aspersione.

Una vasta gamma di indicatori o i sensori di NIR-II stanno sviluppandi per approfittare di alta profondità di infiltrazione a queste lunghezze d'onda. Gli esempi includono i sensori del nanotube del carbonio che permettono la rilevazione del contenuto del microRNA o del lipido. Secondo l'ambiente cellulare, la lunghezza d'onda dell'emissione dei nanotubes del carbonio sarà spostata e permettere così la mappatura del tenore di materia grassa in tempo reale.

È stato indicato che i cambiamenti in una dieta del mouse riflette i cambiamenti del contenuto del lipido. Si pensa che per questo fornisca una migliore comprensione nella rilevazione e nel trattamento dell'affezione epatica grassa. Allo stesso modo, il contenuto del microRNA può essere valutato attraverso gli spostamenti di lunghezza d'onda. In molti casi, i reticoli specifici di espressione del microRNA sono buoni indicatori di malattia.  

Sorgente: Galassi, T.V., Jena, P.V., scià, J., Ao, G., Molitor, E., Bram, Y.,… Heller, D.A. (2018). Un nanoreporter ottico di capitalizzazione endolysosomal del lipido rivela resistere agli effetti della dieta sui macrofagi epatici in vivo. Medicina di traduzione di scienza, 10(461), 1-10. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aar2680

Può il toner di NIR-II identificare il cancro? Che impatto questo ha?

La rappresentazione di NIR-II può permettere grazie di rilevazione del cancro ai beni intrinsechi del tessuto o usando gli indicatori mirati a. La profondità ed il contrasto di infiltrazione aumentati rispetto alla rappresentazione visibile hanno potuto permettere la delineazione del margine del tumore o la valutazione superiore del volume del tumore.

In termini di metrica della rappresentazione del tumore, è stato indicato che usando gli indicatori di NIR-II può rendere un miglioramento significativo in grazie tumore--normali di rapporto (T/NT) a autofluorescence di sfondo ed alla dispersione diminuiti del tessuto a queste lunghezze d'onda. Ciò significa la capacità migliore di individuare i tumori nelle fasi precedenti.

Per la ricerca, la rilevazione dei tumori nelle fasi precedenti ed il video della loro progressione possono permettere ad una migliore comprensione del tumorigenesis e facilitare la valutazione di efficacia del trattamento. NIR-II egualmente permette a riflettere l'attività vascolare, che è strettamente connessa alla crescita del tumore con l'angiogenesi.

Clinicamente, la rappresentazione di NIR-II ha il potenziale di trasformarsi in in uno strumento altamente sensibile, rapido ed economico per resezione immagine-guida intraoperative del tumore. Con gli indicatori appropriati sviluppati per mirare al cancro, la rappresentazione di NIR-II ha potuto diminuire l'incidenza dei margini chirurgici positivi e quindi del rischio di ricorrenza del cancro.

Sorgente: Williams, R M., Lee, C., Galassi, T.V, Harvey, J.D., Leicher, R., Sirenko, M.,… Heller, D.A. (2018). Rilevazione non invadente di biomarcatore del cancro ovarico tramite innesto ottico di nanosensor. Avanzamenti di scienza, 4(4). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq1090

Che cosa la rappresentazione di NIR-II significa per il futuro della rappresentazione preclinica?

La rappresentazione di NIR-II porterà una combinazione senza precedenti di rappresentazione veloce, di infiltrazione e di alta risoluzione di profondità a ad una comunità più a basso costo e più vasta che le tecniche di rappresentazione precliniche correnti.

Ciò permetterà a di risolvere e tenere la carreggiata i singoli obiettivi o trattamenti biomedici in tutto i piccoli animali, quindi aprenti una nuova finestra delle possibilità per la ricerca fondamentale e biofarmaceutica.

Dove possono i nostri lettori andare scoprire più?

Vedi prego la nostra pagina del sito Web per il sistema di IR VIVO™ e IMA™.  

Jena, P.V., Roxbury, D., Galassi, T.V., Akkari, L., Horoszko, C.P., Iaea, D.B.,… Heller, D.A. (2017). Un reporter ottico di Nanotube del carbonio mappa il cambiamento continuo del lipido di Endolysosomal. ACS nano, 11(11), 10689-10703. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b04743

Williams, R M., Lee, C., Galassi, T.V, Harvey, J.D., Leicher, R., Sirenko, M.,… Heller, D.A. (2018). Rilevazione non invadente di biomarcatore del cancro ovarico tramite innesto ottico di nanosensor. Avanzamenti di scienza, 4(4). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq1090

Un nanoreporter ottico di capitalizzazione endolysosomal del lipido rivela resistere agli effetti della dieta sui macrofagi epatici in vivo

In vivo un Nanosensor misura l'esposizione compartimentale della doxorubicina

Circa Émilie Beaulieu Ouellet

Un ingegnere biomedico preparandosi, Émilie Beaulieu Ouellet è scienziato dell'applicazione per la rappresentazione di scienze biologiche al fotone ecc. Durante i suoi studi laureati a Polytechnique Montreal, si è specializzata in biofotonica, più specificamente nella progettazione dei microscopi e degli endoscopi.

Émilie poi ha funzionato come i biosistemi sistemano lo specialista di sostegno ed il rappresentante tecnico per i sistemi di microscopia agli strumenti di Nikon. Più successivamente ha unito il gruppo di Tearney alla facoltà di medicina di Harvard come ingegnere ottico per la progettazione e la fabbricazione degli endoscopi per la rappresentazione gastrointestinale.

Con 10 anni di esperienza di biofotonica, più l'estesa esposizione alle applicazioni varie nelle scienze biologiche, Émilie si sforza di portare le ultime innovazioni in biofotoniche al servizio di scienze biologiche.


RIFERIMENTI

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