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Usando a imagem lactente pré-clínica para detectar o cancro

Nestes entrevista, Émilie Beaulieu Ouellet, cientista da aplicação para a imagem lactente da ciência da vida no fotão etc. fala a Novo-Médico sobre sua escala de tonalizadores infravermelhos pré-clínicos e como podem permitir a detecção do cancro.

Por favor pode você dizer-nos um bit sobre tonalizadores infravermelhos pré-clínicos etc. do fotão? Que os ajusta independentemente de outro no mercado?

O sistema do fotão etc. (IR VIVO™) é o primeiro e somente o tonalizador pré-clínico hyperspectral do turnkey aperfeiçoados para a imagem lactente no segundo indicador biológico da escala infravermelha do infravermelho (NIR-II)/ (SWIR)comprimento de onda disponível no mercado ao nosso conhecimento.

Nossa carteira do produto inclui componentes diferentes deste tonalizador pré-clínico, tais como um filtro hyperspectral (Hypercube™), os tonalizadores infravermelhos do widefield (S-EOS & GRAND-EOS) e as câmeras (ZephIR™ 1,7). Isto dá-nos um nível elevado de controle no sistema pré-clínico, que pode ser personalizado às exigências de cliente do ajuste.

Nosso sistema pré-clínico padrão do IR VIVO™ oferece o laser ou a iluminação do diodo emissor de luz em comprimentos de onda tais como 730 nanômetro ou 808 nanômetro, que são comprimentos de onda populares para a excitação de marcadores de NIR-II tais como nanotubes do carbono. Para a detecção, nós podemos oferecer a imagem lactente multispectral usando uma roda do filtro e a imagem lactente hyperspectral com uma escala espectral continuamente ajustável de 850 nanômetro a 1620 nanômetro e uma definição espectral < de 4 nanômetro.

O sistema é equipado igualmente com uma placa de aquecimento, uma entrada da anestesia de gás e umas portas de tomada para até 3 ratos. As extensões opcionais incluem a detecção no visível, assim que significa que uma poderia executar as experiências rotineiras realizadas por tonalizadores ópticos pré-clínicos padrão além do que ter a capacidade de fazer hyperspectral e imagem lactente de NIR-II.

Como a imagem lactente no segundo indicador biológico difere de outros comprimentos de onda ópticos da imagem lactente?

Houver uma dispersão reduzida assim como absorção e auto-fluorescência mínimas pelo tecido quando imagem lactente no segundo indicador biológico (1000 a 1700 nanômetro). Em conseqüência, há um contraste da imagem, uma sensibilidade e uma profundidade de penetração muito melhores no tecido nestes comprimentos de onda do que a imagem lactente óptica visível ou infravermelha tradicional (isto é 400-1000 nanômetro).  

Alcançar uma profundidade de penetração de até 3 centímetros tem um impacto enorme quando o animal pequeno da imagem lactente gosta de ratos, desde que permite o visualização de órgãos completos assim como de processos celulares no tempo real com uma definição espacial alta.

Isto posiciona NIR-II comparado vantajosamente com outras modalidades animais pequenas da imagem lactente. Certamente, a imagem lactente de MRI, de ANIMAL DE ESTIMAÇÃO e de CT pode pegar actas às horas para terminar uma varredura, é complexo, cara e ionização no caso do ANIMAL DE ESTIMAÇÃO e do CT.

Além disso, não podem fornecer a definição da mícron-escala da imagem lactente de NIR-II. Finalmente, embora a profundidade de penetração aumentada no segundo indicador biológico não permita a imagem lactente através do corpo humano do todo como MRI, ANIMAL DE ESTIMAÇÃO ou CT, sua profundidade de penetração é ideal para aplicações tais como a imagem lactente animal pequena, a orientação cirúrgica ou a resseção do tumor.

Que está disponível em termos da tecnologia nestes comprimentos de onda?

Há muitos detectores infravermelhos disponíveis no mercado. Para a imagem lactente no segundo indicador biológico, as câmeras baseadas do arsenieto (InGaAs) de gálio do índio oferecem a sensibilidade a mais alta. Restringido originalmente ao domínio aeroespacial e militar, as câmeras de InGaAs estão tornando-se cada vez mais disponíveis aos pesquisadores.

O fotão etc. empacota seus próprios câmera altamente sensível de ZephIR™ 1,7 InGaAs que opera-se em agradecimentos de -80°C à integração de um refrigerador da quatro-fase TE. Esta baixa temperatura de funcionamento permite a detecção de sinal a extremamente - níveis de baixo nível de ruído.

Enquanto as câmeras infravermelhas (SWIR) da curto-onda se tornaram mais acessíveis, os pesquisadores começaram a testar o potencial do trabalho nestes comprimentos de onda para a imagem lactente da ciência da vida. Encontraram que uma claridade melhor de profundidade e de imagem de penetração poderia ser conseguida com esta tecnologia, e ser começada desenvolver os marcadores biomedicáveis que poderiam ser usados em comprimentos de onda correspondentes. Estes marcadores fluorescentes são essenciais de reservar visar entidades biológicas.

Alguns marcadores de NIR-II são já disponíveis no comércio. Embora seja usado tradicional para a imagem lactente ao redor 800 nanômetro, o verde clínico do indocyanine da tintura (ICG) despeja igualmente ter uma boa emissão por volta de 1300 nanômetro. A parte da força da imagem lactente de NIR-II é que destrava o potencial das tinturas de NIR que têm as caudas longas da emissão no NIR-II provando a definição tão necessária para estudos do biodistribution.

Os marcadores prometedores que estão sendo desenvolvidos actualmente incluem moléculas pequenas, pontos do quantum, nanotubes único-murados do carbono (SWCNT) e nanoparticles da terra rara. Os resultados adiantados indicam que muitas tinturas de NIR têm as caudas longas da emissão. Um indicador extra da imagem lactente agora beneficiará extremamente os programas de investigação já no lugar que visam fazer as tinturas fluorescentes mais visadas; a definição aumentada que a imagem lactente óptica de NIR-II fornece ajudará mais programas de investigação translational com sua revelação da ponta de prova.

O fotão etc. trabalha em conjunto com pesquisadores que desenvolvem estes marcadores para os fornecer as ferramentas da imagem lactente exigidas para sua revelação.

Nós oferecemos um de poucos microscópios aperfeiçoados para a imagem lactente infravermelha disponível até aqui no mercado, o IMA™. Nossa oferta dos microscópios a opção para fazer a imagem lactente hyperspectral infravermelha, que permitem a caracterização rápida do comprimento de onda da emissão de marcadores múltiplos.

Nosso tonalizador pré-clínico de NIR-II, IR VIVO™, foi revelado igualmente para cumprir a procura dos pesquisadores que trabalham no segundo indicador biológico.

Subtítulo: ZephIR 1,7 do fotão etc., câmera de SWIR

Pode você dizer-nos sobre algumas das aplicações de amostra da imagem lactente de NIR-II?

A imagem lactente de NIR-II é ideal para o visualização rápido de profundamente, características anatômicas pequenas com um alto nível da claridade. As aplicações de amostra incluem a imagem lactente da circulação sanguínea, a linfática ou a metabólica. A detecção do tumor ou a avaliação do ambiente da pilha (índice do lipido ou do microRNA, pH, temperatura, etc.) são outros exemplos que serão discutidos logo.

Doenças relativas à circulação sanguínea tal como milhões periféricos da influência da doença arterial de povos em América. Os modelos do rato da isquemia são usados para desenvolver terapias para melhorar a recuperação da circulação sanguínea. Os estudos mostraram que a imagem lactente de NIR-II pode ser usada para monitorar processos quantitativa microvascularization-relacionados tais como a perfusão do tecido, a frequência cardíaca ou a circulação sanguínea em animais pequenos.

Certamente, NIR-II permite ambo o visualização de microvessels pequenos em uma definição espacial mais altamente do que a imagem lactente do μCT, e a quantificação da circulação sanguínea em um ultra-som de harmonização da velocidade. Estas capacidades são igualmente relevantes para a imagem lactente funcional de estados da actividade tais como o movimento do músculo ou a resposta do cérebro aos estímulos, que são ligados pròxima à perfusão.

Uma vasta gama de marcadores de NIR-II ou os sensores estão sendo desenvolvidos para aproveitar-se da profundidade de penetração alta nestes comprimentos de onda. Os exemplos incluem os sensores do nanotube do carbono que permitem a detecção de índice do lipido ou do microRNA. Segundo o ambiente celular, o comprimento de onda da emissão dos nanotubes do carbono será deslocado e para permitir assim o traço do índice gordo no tempo real.

Mostrou-se que as mudanças em uma dieta do rato reflectem mudanças do índice do lipido. Espera-se para que este forneça uma introspecção melhor na detecção e no tratamento da infecção hepática gorda. Da mesma forma, o índice do microRNA pode ser avaliado através das SHIFT do comprimento de onda. Em muitos casos, os testes padrões específicos da expressão do microRNA são bons indicadores da doença.  

Source: Galassi, T.V., Jena, P.V., xá, J., Ao, G., Molitor, E., Bram, Y.,… Heller, D.A. (2018). Um nanoreporter óptico da acumulação endolysosomal do lipido revela a resistência de efeitos da dieta em macrófagos hepáticas in vivo. Medicina Translational da ciência, 10(461), 1-10. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aar2680

Pode o tonalizador de NIR-II identificar o cancro? Que impacto isto tem?

A imagem lactente de NIR-II pode permitir agradecimentos da detecção do cancro às propriedades intrínsecas do tecido ou usando marcadores visados. A profundidade e o contraste aumentados de penetração comparados com a imagem lactente visível podiam permitir a delineação da margem do tumor ou a avaliação superior do volume do tumor.

Em termos do medidor da imagem lactente do tumor, mostrou-se que usar marcadores de NIR-II pode render uma melhoria significativa em agradecimentos tumor-à-normais da relação (T/NT) ao autofluorescence do fundo e à dispersão reduzidos do tecido nestes comprimentos de onda. Isto significa a capacidade melhorada para detectar tumores em umas fases mais adiantadas.

Para fins de investigação, a detecção de tumores em umas fases mais adiantadas e a monitoração de sua progressão podem permitir uma compreensão melhor do tumorigenesis e facilitar a avaliação da eficácia do tratamento. NIR-II igualmente permite a monitoração da actividade vascular, que é estreitamente relacionada ao crescimento do tumor com a angiogênese.

Clìnica, a imagem lactente de NIR-II tem o potencial transformar-se uma ferramenta altamente sensível, rápida e barata para a resseção imagem-guiada intraoperativa do tumor. Com os marcadores apropriados desenvolvidos para visar o cancro, a imagem lactente de NIR-II podia reduzir a incidência de margens cirúrgicas positivas e conseqüentemente do risco de retorno do cancro.

Source: Williams, R.M., Lee, C., Galassi, T.V, Harvey, J.D., Leicher, R., Sirenko, M.,… Heller, D.A. (2018). Detecção não invasora do biomarker do cancro do ovário através de um implante óptico do nanosensor. Avanços da ciência, 4(4). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq1090

Que a imagem lactente de NIR-II significa para o futuro da imagem lactente pré-clínica?

A imagem lactente de NIR-II trará uma combinação inaudita de imagem lactente rápida, da alta resolução e de penetração da profundidade a uma comunidade mais barata e mais larga do que técnicas de imagem lactente pré-clínicas actuais.

Isto permitirá de resolver e seguir únicos alvos ou processos biomedicáveis durante todo os animais pequenos, abrindo desse modo uma nova janela das possibilidades para a pesquisa fundamental e biofarmaceutico.

Onde podem nossos leitores ir encontrar mais?

Veja por favor nossa página do Web site para o sistema do IR VIVO™ e o IMA™.  

Jena, P.V., Roxbury, D., Galassi, T.V., Akkari, L., Horoszko, C.P., Iaea, D.B.,… Heller, D.A. (2017). Um repórter óptico de Nanotube do carbono traça o fluxo do lipido de 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). Detecção não invasora do biomarker do cancro do ovário através de um implante óptico do nanosensor. Avanços da ciência, 4(4). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq1090

Um nanoreporter óptico da acumulação endolysosomal do lipido revela a resistência de efeitos da dieta em macrófagos hepáticas in vivo

In vivo um Nanosensor mede a exposição Compartmental do Doxorubicin

Aproximadamente Émilie Beaulieu Ouellet

Um coordenador biomedicável treinando, Émilie Beaulieu Ouellet é cientista da aplicação para a imagem lactente da ciência da vida no fotão etc. Durante seus estudos graduados em Polytechnique Montreal, especializou-se no biophotonics, mais especificamente no projecto dos microscópios e dos endoscópios.

Émilie trabalhou então como as biosistemas colocam o especialista do apoio e o representante técnico para sistemas da microscopia em instrumentos de Nikon. Juntou-se mais tarde ao grupo de Tearney na Faculdade de Medicina de Harvard como um coordenador óptico para o projecto e a fabricação dos endoscópios para a imagem lactente gastrintestinal.

Com 10 anos de experiência no biophotonics, mais a exposição extensiva às aplicações variadas na ciência da vida, Émilie esforça-se para trazer as inovações as mais atrasadas no biophotonics ao mercado da ciência da vida.


REFERÊNCIAS

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Citations

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