Para diagnosticar y tratar enfermedades como el cáncer, los científicos y los médicos deben comprender cómo las células responden a diferentes afecciones y tratamientos médicos. Los investigadores han desarrollado una nueva forma de estudiar la enfermedad a nivel celular.
El Dr. Keith Cheng, profesor distinguido de patología, farmacología y bioquímica y biología molecular en el Colegio de Medicina de Penn State, y un equipo de físicos de imágenes de rayos X en la Universidad de Chicago, han desarrollado una nueva técnica de imágenes de tejido en 3D,llamada histotomografía de rayos X. La técnica permite a los investigadores estudiar los detalles de las células en una muestra de tejido sin tener que cortarlas en rodajas. Y eso podría conducir a un mejor diagnóstico y tratamiento para una variedad de enfermedades, incluido el cáncer.
"Las mediciones cuantitativas y objetivas posibles gracias a la histotomografía podrían permitirnos distinguir entre subtipos de cáncer y otras enfermedades que actualmente se ven iguales usando la histología tradicional para que puedan tratarse de manera más adecuada", dijo Cheng.
La histología tradicional implica tomar finas rodajas de tejidos de los pacientes, teñirlas y examinarlas para detectar características irregulares bajo un microscopio. El seccionamiento físico de la muestra introduce pérdida de tejido y distorsión que conduce a un muestreo incompleto y visualizaciones imperfectas. Según los investigadores, XLa histotomografía de rayos X evita estos problemas y permite medir con precisión las características tridimensionales de las células, como la forma y el volumen.
Más de 10 años, Cheng y su equipo desarrollaron la técnica combinando los principios de la tomografía computarizada humana CT y la histología para obtener imágenes de pequeños organismos y tejidos con una mayor resolución en 3D.
"La histotomografía de rayos X utiliza los mismos principios que una tomografía computarizada humana", dijo Cheng. "La TC implica tomar una serie de rayos X de un sujeto, cada uno en un ángulo ligeramente diferente. Un programa de computadora luego utiliza el conjunto derayos X para crear una imagen 3D "
El laboratorio de Cheng había utilizado previamente micro-CT, una versión a menor escala de la TC humana, para obtener imágenes de organismos y tejidos pequeños. Patrick La Rivière, profesor asociado de radiología de la Universidad de Chicago, introdujo a Cheng en el uso de un potente x-fuente de rayos, el sincrotrón, que permitió al equipo de investigación mejorar su escaneo de micro-CT con mayor resolución y tiempos de imagen más rápidos. La micro-CT basada en sincrotrón podría ayudar a los patólogos a responder preguntas como :
¿Cuáles son las características individuales de la enfermedad que tiene el paciente? ¿Cuántas células enfermas hay? ¿Cuáles son las opciones de tratamiento individualizadas según lo que estoy viendo?
La tecnología necesaria para responder preguntas como esas no estaba disponible comercialmente, dijo Cheng, por lo que él y un equipo de ingenieros, físicos, científicos de datos y biólogos se propusieron desarrollar la técnica ellos mismos.
Después de una década de optimizar la preparación de la muestra y la obtención de imágenes, el equipo creó reconstrucciones 3D de peces cebra jóvenes que pueden examinarse desde todo el organismo hasta el nivel celular. El pez cebra fue elegido para desarrollar esta tecnología porque su tamaño desde larvas hasta adultos escasi lo mismo que las muestras utilizadas por los médicos para evaluar los tumores cancerosos.
Según Cheng, los investigadores y los médicos ahora pueden examinar características como la forma 3D, el volumen, la ubicación y la cantidad de células que anteriormente no se podían estudiar con la histología tradicional. La técnica permitirá a los patólogos estudiar una muestra de tejido completa después de que se haya analizadoteñido y preparado. Ya no es necesario cortar una sola rebanada de tejido de toda la muestra.
Los científicos clínicos pueden evaluar las características microscópicas y tridimensionales de las células debido a la mayor claridad y resolución de las imágenes.
"La belleza y complejidad del tejido que vi fue alucinante", dijo Cheng sobre las imágenes publicadas en el diario eLife con la investigación el 11 de junio
Las herramientas computacionales combinadas con las imágenes permiten calcular y catalogar el tamaño, la forma, el volumen y la densidad de las células. Esta capacidad permite estudiar las características de la patología de la enfermedad de una manera novedosa que puede mejorar la atención clínica y facilitar el descubrimiento de fármacos.
Los avances en la tecnología informática permiten procesar y visualizar los archivos de imágenes grandes del pez cebra, a 100 gigabytes cada uno. Los investigadores pueden examinar los rasgos de la enfermedad en el sistema de órganos, tejido o nivel celular simultáneamente, corte poren rodajas o en contexto 3D. Incluso pueden ver e interactuar con la estructura celular de los organismos utilizando la misma tecnología utilizada por los jugadores de realidad virtual.
La investigación futura del equipo de Cheng tiene como objetivo aumentar la resolución, el tamaño de la muestra, el rendimiento, el poder analítico y la accesibilidad de la técnica.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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