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Caractéristiques moléculaires d'images de système de tissu de cancer en temps réel

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Une équipe d'Université de l'Illinois aux chercheurs d'Urbana-champagne menés par professeur Stephen Boppart de bio-ingénierie a avec succès visualisé le micro-environnement de tumeur du tissu humain de sein peu de temps après qu'il était chirurgicalement enlevé d'un patient dans la salle d'opération. Les chercheurs ont réalisé ceci utilisant un nouveau système optique portatif de représentation développé dans le laboratoire de Boppart.

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Ce travail marque une étape importante vers fournir à des chercheurs de cancer un nouvel outil pour dépister la progression de tumeur et technologie de médecins la nouvelle pour la pathologie et les diagnostics de tissu. Typiquement, le processus pour diagnostiquer le cancer prend plusieurs jours. Un chirurgien enlève d'abord un prélèvement de tissu qui est alors traité avec les colorants chimiques ; plus tard, l'échantillon est envoyé à un pathologiste pour l'examen et le diagnostic suivant.

« Nous croyons que le serrage des caractéristiques cellulaires et moléculaires dynamiques dans les spécimens fraîchement enlevés ou biopsiés de tissu contient le diagnostic précieux et l'information pronostique qui est actuellement perdue quand des spécimens sont placés dans un fixatif et essentiellement ont tué rapidement afin de préserver la structure, » a indiqué Boppart, qui est également un membre de la faculté à l'institut de Beckman pour la science et technologie avancée chez l'Illinois et un professeur du génie informatique électrique et (CEE) et Carle Illinois College de médecine. « Notre plate-forme et méthodologie de représentation nous permettent d'extraire cette nouvelle information en temps réel, à la point-de-procédure. »

Le système optique portatif de la représentation de Boppart emploie des pulsations lumineuses précises simultanément au tissu d'image dans quatre modalités, permettant à son équipe d'étudier des processus concourants dans des cellules et le tissu qui composent le micro-environnement de tumeur. Par exemple, les fibres de collagène apparaissent en vert ; les fibres d'élastine et le cytoplasme dinucléotide-contenant de cellules d'adénine de flavin apparaissent dans jaune ; les membranes cellulaires, les frontières de lipide, et les vésicules extracellulaires (EVs) apparaissent en magenta ; et le dinucléotide de l'adénine nicotinamide dans les cellules et les lipides apparaît dans cyan.

L'équipe a démontré la viabilité de leur système de représentation dans la salle d'opération chez Carle Foundation Hospital pendant les cabinets de consultation de cancer du sein. D'ici 30 minutes du tissu malade étant extrait, les chercheurs pouvaient identifier les caractéristiques spécifiques de tissu, y compris les signatures moléculaires liées à l'activité métabolique à l'intérieur des différentes cellules qui composent le microenivronment de tumeur.

Les chercheurs ont été également intéressés aux vésicules extracellulaires liées à la tumeur la mesure (EVs), qui sont connues pour favoriser la diffusion du cancer. « EVs jouent un rôle essentiel dans la progression de cancer, » a dit l'étudiant de troisième cycle Yi « Edwin » Sun, l'auteur important de CEE du papier de recherches. La « mesure des densités d'EV peut être développée comme biomarker potentiel pour de futurs diagnostics de cancer. » En tant qu'élément de leurs études, eux également rassemblés et tissu sain reflètent de sein que les chirurgiens avaient enlevés des patients sans cancer pendant les procédures de réduction des seins.

Dans une comparaison des deux types de tissu, ils ont trouvé une différence claire dans la densité d'EV entre le tissu cancéreux et sain. Par exemple, le tissu cancéreux a montré des densités accrues d'EV et a eu une distance plus courte de tumeur-à-marge. « Ce que nous avons observé au sujet des vésicules extracellulaires est significatif mais il pourrait seulement exactement déterminer avec notre nouveau système, » a dit Sun, notant comment d'autres systèmes optiques portatifs de représentation déployés dans la salle d'opération changent tout les prélèvements de tissu avec les colorants fluorescents ou la lumière UV toxique. « Notre technique d'imagerie fonctionne bien avec des routines actuelles de traitement contre le cancer et est exempte de n'importe quelle forme de perturbation. »

Selon Boppart, les plans futurs de l'équipe incluent utilisant le système de représentation sur des spécimens de tissu obtenus à partir des procédures d'aiguille-biopsie qui sont par habitude exécutées dans des arrangements de patient. Ils continueront également d'employer le système sur des échantillons provenant de la salle d'opération.