סוג חדשני של הדמיה ביו-רפואית, שהתאפשר על ידי התקדמות חדשה במיקרוסקופיה של מדענים מאוניברסיטת הרווארד, הוא כל כך מהיר ורגיש שהוא יכול לצלם "וידאו" של תאי דם הנלחצים דרך נימי הדם.
חוקרים בראשות בריאן ג. סער מאוניברסיטת הרווארד, כריסטיאן וו. פרוידיגר ו-X. סאני שי מתארים את העבודה השבוע בכתב העת Science.
הטכניקה החדשה, המבוססת על פיזור ראמאן מגורה (SRS), הופכת שותף משלים ל-MRI, בשימוש נרחב לצילום תמונות סטטיות של איברים, גידולים ומבנים גדולים אחרים. בפעם הראשונה, מיקרוסקופיה SRS מאפשרת סרטים כימיים נטולי תווית, עם סרטונים זורמים ברמה התת-תאית, צילום וידאו של חלבונים, שומנים ומים בתוך תאים.
"כשהתחלנו את הפרויקט הזה לפני 11 שנים, לא תיארנו לעצמנו שתהיה לנו תוצאה מדהימה כמו זו", אומר שי, פרופסור לכימיה וביולוגיה כימית בהרווארד. "לקח ל-MRI יותר מ-30 שנה להגיע לחולים, אבל אנחנו כבר מצפים בציפייה גדולה ליישומים של מיקרוסקופיה SRS בבתי חולים. עכשיו ברור שפיזור רמאן מגורה ישחק תפקיד חשוב בעתיד ההדמיה הביולוגית והרפואה אבחון."
Xie אומר שמיקרוסקופיה SRS יכולה לסייע ולהאיץ את הניתוח להסרת גידולים ונגעים אחרים. כעת על מנתחים לשלוח דגימות שנכרתו לניתוח היסטולוגי - תהליך שנמשך כ-20 דקות - בזמן שחולה ממתין על שולחן הניתוחים. מיקרוסקופיה SRS מספקת תובנות מקבילות באמצעות סריקה בזמן אמת.
הצוות של Xie כבר השתמש במיקרוסקופיה SRS כדי לעקוב אחר הגירה של תרופות בעור, ולשפוך אור חדש על ספיגת תרופות מקומיות. בשילוב עם אנדוסקופיה, הטכניקה יכולה גם לראות חלקים תלת מימדיים של רקמה, שכבה אחר שכבה.
"מיקרוסקופיה קודמת של SRS תפסה רק תמונה אחת לדקה, איטית מדי לשימוש בבעלי חיים או בני אדם", אומר שי. "הצלחנו להאיץ את איסוף הנתונים ביותר משלושה סדרי גודל, והשגנו הדמיה בקצב וידאו."
מכיוון שמיקרוסקופיה SRS פועלת על ידי זיהוי התנודות הפנימיות בקשרים כימיים בין אטומים, היא אינה דורשת תיוג פלורסנט פולשני. טכניקה אופטית, היא מחמיאה ל-MRI, שעומק החדירה שלו מתאים יותר להדמיית איברים וחפצים גדולים אחרים בעומק הגוף.
העבודה הנוכחית משפרת מאוד את זיהוי האותות - המפוזרים לאחור על ידי רקמות בגוף - על ידי סידור מחדש של גלאי פוטו כדי להקיף צמצם קטן שדרכו מכוונת קרן אור אל הרקמה הנבדקת. באמצעות גישה זו, המדענים הצליחו לאסוף ולנתח כמעט 30 אחוזים מאור הלייזר שהופנה לדגימה ביולוגית, עלייה של יותר מפי 30 בהשוואה למיקרוסקופיה קודמת של SRS.
מדענים משתמשים כיום במגוון של טכניקות כדי לראות ביומולקולות, אך לרובם יש מגבלות משמעותיות שנמנעות ממיקרוסקופ SRS. תיוג עם חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP) מספק תמונות חדות, אבל החלבון המגושם יכול להפריע למסלולים ביולוגיים עדינים, ולהכריע ביומולקולות קטנות יותר. למיקרוסקופיה אינפרא אדום (IR) קונבנציונלית יש רזולוציה מרחבית נמוכה ודורשת דגימות מיובשות, בעוד שמיקרוסקופיה ראמאן ספונטנית דורשת כוח לייזר גבוה וזמני אינטגרציה ארוכים, מה שמגביל את השימוש בדגימות חיות. מיקרוסקופיה קוהרנטית נגד סטוקס ראמן (CARS), שבוצעה על ידי הקבוצה של Xie עצמה, חסרה את הניגוד לדימוי רוב המולקולות מעבר לליפידים.
