Trabajando con ratones, un equipo de investigadores de Johns Hopkins Medicine ha desarrollado un mini microscopio portátil relativamente económico que podría mejorar la capacidad de los científicos para obtener imágenes de los efectos del cáncer, derrame cerebral, enfermedad de Alzheimer y otras afecciones en el cerebro de ratones vivos y activoscon el tiempo. El dispositivo, que mide menos de 5 centímetros cúbicos, se acopla a las cabezas de los animales y recoge imágenes en tiempo real de los cerebros activos de los ratones que se mueven naturalmente alrededor de sus entornos.
"Esta tecnología nos permite registrar cantidades realmente ricas de datos sobre las funciones subyacentes del cerebro durante la vida útil de un modelo de enfermedad", dice Arvind Pathak, Ph.D., profesor asociado de radiología e ingeniería biomédica en el Johns HopkinsEscuela de Medicina de la Universidad, y miembro del Centro de Cáncer Johns Hopkins Kimmel.
Se publicó un informe sobre el desarrollo del mini microscopio el 9 de enero Comunicaciones de la naturaleza .
Los microscopios tradicionales utilizados en los estudios de imágenes cerebrales son microscopios fijos grandes que pueden ser prohibitivamente costosos y pueden costar decenas de miles de dólares, dicen los investigadores, lo que limita el número de laboratorios capaces de obtener imágenes durante largos períodos de tiempo.
Además, la naturaleza voluminosa de los microscopios de mesa requiere que los animales de laboratorio estén completamente quietos para la obtención de imágenes. Esto a menudo requiere que los animales sean anestesiados repetidamente para obtener imágenes claras. Los cerebros anestesiados sufren cambios no relacionados con la enfermedad, lo que puede enturbiar las aguas entre los resultados reales y el cerebro.respuesta a la droga anestésica.
El nuevo microscopio, que funciona como una mini cámara de acción GoPro, puede capturar imágenes en tiempo real y es totalmente portátil. Esto elimina la necesidad de anestesiar a los animales para obtener imágenes, lo que permite a los investigadores observar los cambios de la enfermedad en un estado más naturaly relacionar dichos cambios con el comportamiento del animal.
A diferencia de otros microscopios pequeños, el nuevo microscopio ofrece a los investigadores tres opciones de imágenes para observar los cambios en el cerebro del ratón a medida que la enfermedad progresa con el tiempo: imágenes de fluorescencia para observar las neuronas disparando o rastrear células marcadas con fluorescencia; la llamada imagen de señal óptica intrínsecapara observar los cambios en la estructura de los vasos sanguíneos a lo largo de una enfermedad y la imagen de contraste con moteado láser para seguir los cambios en el flujo sanguíneo a medida que la enfermedad progresa.
Pathak y su equipo construyeron el dispositivo prototipo utilizando componentes en miniatura disponibles en el mercado, como luces LED, lentes de microscopio, sensores de imagen y componentes impresos en 3D personalizados. La carcasa, que conecta el microscopio a la cabeza de un mouse, está totalmente impresa en 3Dy reutilizable. Toda la configuración, dice el autor principal Janaka Senarathna, luego se conecta a una computadora portátil donde los investigadores pueden recopilar y analizar las imágenes.
En un experimento de prueba de concepto diseñado para seguir el curso de un tumor cerebral, el equipo de investigación inyectó en el cerebro de los ratones células de cáncer de cerebro humano genéticamente diseñadas para brillar para que puedan ser vistos por el microscopio. Luego montaron elmicroscopio en la cabeza del ratón e imágenes continuas de los ratones durante 16 días.
En las imágenes reunidas durante este tiempo, los investigadores pudieron observar cómo crecían nuevos vasos sanguíneos junto al tumor a medida que el cáncer progresaba. Luego, los investigadores pudieron medir los cambios en el flujo sanguíneo durante la remodelación dinámica de estos vasos sanguíneos.
"Supervisamos con éxito estos cambios microscópicos a diario, lo que nos permitió observar aspectos de la enfermedad con notable detalle", dice Pathak.
Un aspecto notable, dijo Pathak, es que este microscopio podría ser una herramienta poderosa para obtener imágenes del efecto de nuevos medicamentos para tales enfermedades.
"Este es solo un ejemplo de la utilidad de esta tecnología, y uno que algún día podría tener un impacto en la mejor manera de evaluar la respuesta a los tratamientos", dice Pathak.
Los investigadores, que están trabajando con Johns Hopkins Technology Ventures para desarrollar esta tecnología, dicen que una versión comercial podría costar aproximadamente 10 veces menos que los modelos disponibles actualmente, y planean refinar el dispositivo para capturar imágenes más claras y monitorear funciones cerebrales adicionales.
Otros investigadores involucrados en este estudio incluyen, Hang Yu, Callie Deng, Alice Zou, John Issa, Darian Hadjiabadi, Stacy Gil, Qihong Wang, Betty Tyler y Nitish Thakor de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
Esta investigación fue apoyada por el Instituto Nacional del Cáncer 1R21CA175784-01, 1R01CA196701, P30NS050274 y una beca distinguida de neurociencia de Kavli.
Janaka Senarathna, Hang Yu, Nitish Thakor y Arvind Pathak tienen una patente internacional PCT / US18 / 40979 pendiente. Los autores restantes declaran no tener intereses en competencia.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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