Una nueva técnica de análisis de imágenes hace que sea más fácil para los científicos encontrar y rastrear rápidamente moléculas biológicas importantes, incluidos signos reveladores de enfermedades.
Llamado análisis de "Fasesor hiperespectral" o HySP, incluso podría ser útil para diagnosticar y controlar enfermedades mediante el uso de imágenes de teléfonos celulares. Es mucho más rápido y mucho menos costoso que las técnicas actuales.
A través de la nueva tecnología de imágenes, los investigadores usan imágenes fluorescentes para localizar proteínas y otras moléculas en células y tejidos. Funciona marcando las moléculas con tintes que brillan bajo ciertos tipos de luz, el mismo principio detrás de la llamada "luz negra""imágenes.
Las imágenes fluorescentes pueden ayudar a los científicos a comprender qué moléculas se producen en grandes cantidades en el cáncer u otras enfermedades, información que puede ser útil en el diagnóstico o en la identificación de posibles objetivos para medicamentos terapéuticos.
Observar solo una o dos moléculas en muestras de células o tejidos es bastante sencillo. Desafortunadamente, no proporciona una imagen clara de cómo se comportan esas moléculas en el mundo real. Para eso, los científicos necesitan expandir su visión.
"La investigación biológica se está moviendo hacia sistemas complejos que se extienden a través de múltiples dimensiones, la interacción de múltiples elementos a lo largo del tiempo", dijo Francesco Cutrale, investigador postdoctoral. Desarrolló HySP con Scott Fraser, profesor titular de ciencias biológicas de la USC que también es titular de la ElizabethCátedra Garrett en Convergent Bioscience.
El trabajo se realizó en el Centro de Imagen Translacional de USC, una empresa conjunta de USC Dornsife y USC Viterbi School of Engineering. Fue publicado en la revista Métodos de la naturaleza el 9 de enero
"Al observar múltiples objetivos o observar cómo se mueven los objetivos a lo largo del tiempo, podemos obtener una visión mucho mejor de lo que realmente sucede dentro de los sistemas de vida complejos", dijo Cutrale. Actualmente, los investigadores deben mirar diferentes etiquetas por separado y luego aplicar técnicas complicadaspara juntarlos y descubrir cómo se relacionan entre sí, un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, dijo Cutrale. HySP puede observar muchas moléculas diferentes en una sola pasada.
"Imagine mirar 18 objetivos", dijo Cutrale. "Podemos hacer todo eso de una vez, en lugar de tener que realizar 18 experimentos separados e intentar combinarlos más tarde".
Además, el algoritmo filtra eficazmente la interferencia para discernir la señal verdadera, incluso si esa señal es extremadamente débil, muy similar a encontrar la aguja proverbial en un pajar. La tecnología reciente del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA también puede hacer esto, peroel equipo y el proceso son extremadamente caros y requieren mucho tiempo.
"HySP usa mucho menos tiempo de computación y no necesitamos la costosa instrumentación de imágenes", dijo Fraser.
Cutrale y Fraser, junto con investigadores de la Escuela de Medicina Keck de la USC, Caltech y la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, han utilizado el pez cebra para probar y desarrollar HySP. En este modelo de laboratorio común, el sistema funciona extremadamente bien.¿Pero qué hay de las personas?
"En modelos experimentales, podemos utilizar la manipulación genética para etiquetar moléculas, pero no podemos hacer eso con las personas", dijo Fraser. "En las personas, tenemos que usar las señales intrínsecas de esas moléculas".
Esas señales inherentes, la fluorescencia natural de las biomoléculas, normalmente se interponen en el camino de la imagen, dijo Fraser. Sin embargo, al usar este nuevo algoritmo informático que puede encontrar efectivamente señales débiles en un fondo desordenado, el equipo puede identificar sus objetivos en el cuerpo.
Los científicos esperan probar el proceso en los próximos años con la ayuda de soldados cuyos pulmones han sido dañados por químicos e irritantes que pueden haber encontrado en combate.
Los investigadores extenderán una sonda emisora de luz en los pulmones de los soldados que registrará imágenes de la fluorescencia en los tejidos circundantes. Luego usarán HySP para crear lo que equivale a un mapa fluorescente y compararlo con el tejido pulmonar sanopara ver si pueden discernir el daño.
Si tienen éxito, esperan desarrollar aún más la tecnología para que algún día pueda ayudar a estos soldados y otros pacientes pulmonares a recibir un tratamiento más específico.
También podría ser posible que un día los médicos usen HySP para analizar imágenes de lesiones cutáneas en el teléfono celular y determinar si están en riesgo de ser cancerosas, dijeron Fraser y Cutrale.
"Podríamos determinar si las lesiones han cambiado de color o forma con el tiempo", dijo Cutrale. Los médicos luego podrían examinar al paciente más para estar seguros de un diagnóstico y responder adecuadamente.
Cutrale y Fraser ven la tecnología como un gran avance para la investigación y la medicina.
"Tanto los científicos en el banco como los científicos en la clínica podrán realizar su trabajo más rápido y con mayor confianza en los resultados", dijo Cutrale. "Mejor, más rápido, más barato. Esa es la recompensa aquí".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Original escrito por Darrin S. Joy. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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