Usando la proyección de imagen preclínica para descubrir al cáncer

En esta entrevista, Émilie Beaulieu Ouellet, científico del uso para la proyección de imagen de las ciencias de la vida en el fotón etc habla con Nuevo-Médico sobre su alcance de toner infrarrojos preclínicos y cómo pueden permitir la detección del cáncer.

¿Por favor puede usted informarnos una broca sobre los toner infrarrojos preclínicos del etc del fotón? ¿Qué los fija aparte de otros en el mercado?

El sistema del fotón etc. (IR VIVO™) es el primer y solamente el toner preclínico hyperspectral de llavero optimizados para la proyección de imagen en la segunda ventana biológica del alcance infrarrojo del infrarrojo (NIR-II)/ (SWIR)de la corto-longitud de onda disponible en el mercado para nuestro conocimiento.

Nuestra cartera del producto incluye diversos componentes de este toner preclínico, tales como un filtro hyperspectral (Hypercube™), toner infrarrojos del widefield (S-EOS y GRAND-EOS) y cámaras (ZephIR™ 1,7). Esto nos da un de alto nivel del mando en el sistema preclínico, que se puede modificar para requisitos particulares a los requisitos de cliente del ajuste.

Nuestro sistema preclínico estándar del IR VIVO™ ofrece el laser o la iluminación del LED en las longitudes de onda tales como 730 nanómetro o 808 nanómetro, que son longitudes de onda populares para la excitación de los marcadores de NIR-II tales como nanotubes del carbono. Para la detección, podemos ofrecer proyección de imagen multiespectral usando una rueda del filtro y proyección de imagen hyperspectral con un alcance espectral contínuo armonioso a partir del 850 nanómetro a 1620 nanómetro y una resolución espectral de < 4 nanómetro.

El sistema también se equipa de una placa solar, de una entrada de la anestesia de gas y de lumbreras de enchufe para hasta 3 ratones. Las extensiones opcionales incluyen la detección en el visible, así que significa que una podría realizar los experimentos rutinarios realizados por los toner ópticos preclínicos estándar además de tener la capacidad de hacer hyperspectral y proyección de imagen de NIR-II.

¿Cómo la proyección de imagen en la segunda ventana biológica difiere de otras longitudes de onda ópticas de la proyección de imagen?

Hay el dispersar reducido así como amortiguación y auto-fluorescencia mínimas por el tejido cuando proyección de imagen en la segunda ventana biológica (1000 a 1700 nanómetro). Como consecuencia, hay un contraste de la imagen, una sensibilidad y una profundidad de penetración mucho mejores en tejido en estas longitudes de onda que la proyección de imagen óptica visible o infrarroja tradicional (es decir 400-1000 nanómetro).  

Alcanzar una profundidad de penetración de hasta 3 centímetros tiene un impacto enorme cuando el pequeño animal de la proyección de imagen tiene gusto de ratones, puesto que permite la visualización de órganos completos así como de procesos celulares en tiempo real con una alta resolución espacial.

Esto coloca NIR-II comparado ventajoso con otras pequeñas modalidades animales de la proyección de imagen. De hecho, la proyección de imagen de MRI, del ANIMAL DOMÉSTICO y del CT puede tomar minutos hasta las horas para terminar una exploración, es complejo, costosa e ionización en el caso de ANIMAL DOMÉSTICO y del CT.

Además, no pueden ofrecer la resolución de la micrón-escala de la proyección de imagen de NIR-II. Finalmente, aunque la profundidad de penetración creciente en la segunda ventana biológica no permita proyección de imagen a través del cuerpo humano del conjunto como MRI, ANIMAL DOMÉSTICO o el CT, su profundidad de penetración es ideal para los usos tales como pequeña proyección de imagen animal, dirección quirúrgica o resección del tumor.

¿Cuál está disponible en términos de tecnología en estas longitudes de onda?

Hay muchos detectores infrarrojos disponibles en el mercado. Para la proyección de imagen en la segunda ventana biológica, las cámaras basadas del arseniuro (InGaAs) de galio del indio ofrecen la sensibilidad más alta. Restringido originalmente al dominio aeroespacial y militar, las cámaras de InGaAs están estando cada vez más disponibles para los investigadores.

El fotón etc. empaqueta sus los propio cámara altamente sensible de ZephIR™ 1,7 InGaAs que opera en los gracias de -80°C a la integración de un enfriador de cuatro pisos de TE. Esta temperatura de mando inferior permite la detección de señal en extremadamente - los niveles de ruidos inferiores.

Mientras que las cámaras infrarrojas (SWIR) de la onda corta llegaron a ser más accesibles, los investigadores comenzaron a probar el potencial del trabajo en estas longitudes de onda para la proyección de imagen de las ciencias de la vida. Encontraron que una mejor claridad de la profundidad y de imagen de penetración se podría lograr con esta tecnología, y comenzar a desarrollar los marcadores biomédicos que se podrían utilizar en las longitudes de onda correspondientes. Estos marcadores fluorescentes son esenciales de permitir el apuntar de entidades biológicas.

Algunos marcadores de NIR-II son ya disponibles en el comercio. Aunque se haya utilizado tradicionalmente para la proyección de imagen alrededor 800 nanómetro, el verde clínico del indocyanine del tinte (ICG) resulta también tener una buena emisión hacia 1300 nanómetro. La parte de la fuerza de la proyección de imagen de NIR-II es que abre el potencial de los tintes de NIR que tienen colas largas de la emisión en el NIR-II probando la resolución muy necesaria para los estudios del biodistribution.

Los marcadores prometedores que se están desarrollando actualmente incluyen las pequeñas moléculas, los puntos del quantum, los nanotubes único-emparedados del carbono (SWCNT) y los nanoparticles de la tierra rara. Los resultados tempranos indican que muchos tintes de NIR tienen colas largas de la emisión. Una ventana extra de la proyección de imagen ahora beneficiará grandemente a los programas de investigación ya en el lugar que tienen como objetivo el hacer de los tintes fluorescentes apuntados; la resolución creciente que la proyección de imagen óptica de NIR-II ofrece ayudará más lejos a programas de investigación de translación con su revelado de la antena.

El fotón etc. trabaja de común acuerdo con los investigadores que desarrollan estos marcadores para proveer de ellos las herramientas de la proyección de imagen requeridas para su revelado.

Ofrecemos uno de los pocos microscopios optimizados para la proyección de imagen infrarroja disponible hasta el momento en el mercado, el IMA™. Nuestra oferta de los microscopios la opción para hacer la proyección de imagen hyperspectral infrarroja, que permiten la caracterización rápida de la longitud de onda de la emisión de marcadores múltiples.

Nuestro toner preclínico de NIR-II, IR VIVO™, también fue revelado para satisfacer la demanda de los investigadores que trabajaban en la segunda ventana biológica.

Encabezamiento: Céfiro 1,7, cámara del fotón etc. de SWIR

¿Puede usted informarnos sobre algunos de los usos de muestra de la proyección de imagen de NIR-II?

La proyección de imagen de NIR-II es ideal para la visualización rápida de profundamente, las pequeñas características anatómicas con un alto nivel de claridad. Los usos de muestra incluyen la proyección de imagen del flujo de sangre, linfática o metabólica. La detección del tumor o la evaluación del ambiente de la célula (contenido del lípido o del microRNA, pH, temperatura, etc.) es otros ejemplos que serán discutidos corto.

Enfermedades relacionadas con el flujo de sangre tal como millones periféricos de la influencia de la enfermedad arterial de gente en América. Los modelos del ratón de la isquemia se utilizan para desarrollar terapias para perfeccionar la recuperación del flujo de sangre. Los estudios han mostrado que la proyección de imagen de NIR-II se puede utilizar para vigilar procesos cuantitativo microvascularization-relacionados tales como perfusión del tejido, ritmo cardíaco o flujo de sangre en pequeños animales.

De hecho, NIR-II permite ambo la visualización de pequeños microvessels en una resolución espacial más arriba que proyección de imagen del μCT, y la cuantificación del flujo de sangre en un ultrasonido de igualación de la velocidad. Estas capacidades son también relevantes para la proyección de imagen funcional de los estados de la actividad tales como movimiento del músculo o reacción del cerebro a los estímulos, que se conectan de cerca a la perfusión.

Una amplia gama de marcadores o los sensores de NIR-II se están desarrollando para aprovecharse de la alta profundidad de penetración en estas longitudes de onda. Los ejemplos incluyen los sensores del nanotube del carbono que permiten la detección del contenido del lípido o del microRNA. Dependiendo del ambiente celular, la longitud de onda de la emisión de los nanotubes del carbono cambio y permitir así la correspondencia del contenido de grasa en tiempo real.

Se ha mostrado que los cambios en una dieta del ratón reflejan cambios del contenido del lípido. Se prevee que para que esto ofrezca un mejor discernimiento en la detección y el tratamiento de la enfermedad del higado gorda. De la misma manera, el contenido del microRNA se puede fijar a través de movimientos de la longitud de onda. En muchos casos, las configuraciones específicas de la expresión del microRNA son buenos indicadores de la enfermedad.  

Fuente: Galassi, T.V., Jena, P.V., Sah, J., Ao, G., Molitor, E., Bram, Y.,… Heller, D.A. (2018). Un nanoreporter óptico de la acumulación endolysosomal del lípido revela aguantar efectos de la dieta sobre macrófagos hepáticos in vivo. Remedio de translación de la ciencia, 10(461), 1-10. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aar2680

¿Puede el toner de NIR-II determinar el cáncer? ¿Qué impacto esto tiene?

La proyección de imagen de NIR-II puede permitir gracias de la detección del cáncer a las propiedades intrínsecas del tejido o usando marcadores apuntados. La profundidad y el contraste crecientes de penetración comparados con proyección de imagen visible podían permitir la delineación del margen del tumor o la evaluación superior del volumen del tumor.

En términos de métrica de la proyección de imagen del tumor, se ha mostrado que usar marcadores de NIR-II puede rendir una mejoría importante en gracias tumor-a-normales de la índice (T/NT) al autofluorescence del fondo y a dispersar reducidos del tejido en estas longitudes de onda. Esto significa capacidad perfeccionada de descubrir tumores en primeros tiempos.

Con fines de investigación, la detección de tumores en primeros tiempos y la supervisión de su progresión pueden habilitar una mejor comprensión del tumorigenesis y facilitar la evaluación de la eficacia del tratamiento. NIR-II también habilita vigilar la actividad vascular, que está estrechamente vinculada al incremento del tumor con angiogenesis.

Clínico, la proyección de imagen de NIR-II tiene el potencial de convertirse en una herramienta altamente sensible, rápida y barata para la resección imagen-conducida intraoperativa del tumor. Con los marcadores apropiados desarrollados para apuntar el cáncer, la proyección de imagen de NIR-II podía reducir la incidencia de márgenes quirúrgicos positivos y por lo tanto del riesgo de repetición del cáncer.

Fuente: Williams, R.M., Lee, C., Galassi, T.V, Harvey, J.D., Leicher, R., Sirenko, M.,… Heller, D.A. (2018). Detección no invasor del biomarker del cáncer ovárico vía un implante óptico del nanosensor. Avances de la ciencia, 4(4). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq1090

¿Qué la proyección de imagen de NIR-II significa para el futuro de la proyección de imagen preclínica?

La proyección de imagen de NIR-II traerá una combinación sin precedente de la proyección de imagen rápida, de la alta resolución y de penetración de la profundidad en a una comunidad más barata y más amplia que técnicas de proyección de imagen preclínicas actuales.

Esto habilitará resolver y rastrear únicos objetivos o procesos biomédicos en los pequeños animales, de tal modo abriendo una nueva ventana de las posibilidades de la investigación fundamental y biopharmaceutical.

¿Dónde pueden nuestros programas de lectura ir a descubrir más?

Vea por favor nuestra paginación del Web site para el sistema del IR VIVO™ e IMA™.  

Jena, P.V., Roxbury, D., Galassi, T.V., Akkari, L., Horoszko, C.P., la AIEA, D.B.,… Heller, D.A. (2017). Un reportero óptico de Nanotube del carbono correlaciona fundente del lípido de Endolysosomal. ACS nano, 11(11), 10689-10703. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b04743

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Alrededor Émilie Beaulieu Ouellet

Un ingeniero biomédico entrenando, Émilie Beaulieu Ouellet es científico del uso para la proyección de imagen de las ciencias de la vida en el fotón etc. Durante sus estudios graduados en Polytechnique Montreal, ella se especializó en biophotonics, más concretamente en el diseño de microscopios y de endoscopios.

Émilie entonces trabajó como los biosistemas colocan el especialista del apoyo y al representante técnico para los sistemas de la microscopia en los instrumentos de Nikon. Ella ensambló más adelante el grupo de Tearney en la Facultad de Medicina de Harvard como ingeniero óptico para el diseño y la fabricación de los endoscopios para la proyección de imagen gastrointestinal.

Con 10 años de experiencia en biophotonics, más la exposición extensa a los usos variados en ciencias de la vida, Émilie se esfuerza traer las últimas innovaciones del biophotonics al mercado de las ciencias de la vida.


REFERENCIAS

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