Un nouveau système de microscope peut imager des tissus vivants en temps réel et en détail moléculaire, sans aucun produit chimique ni colorant, rapportent des chercheurs de l'Université de l'Illinois.

Le système utilise des impulsions lumineuses adaptées avec précision pour imager simultanément avec plusieurs longueurs d'onde. Cela permet aux chercheurs d'étudier les processus simultanés au sein des cellules et des tissus, et pourrait donner aux chercheurs sur le cancer un nouvel outil pour suivre la progression tumorale et aux médecins une nouvelle technologie pour la pathologie tissulaire et le diagnostic.

Les chercheurs ont détaillé la technique, appelée microscopie multi-harmonique à autofluorescence simultanée sans marqueur, dans la revue Communication Nature .

"La façon dont nous avons supprimé, le traitement et la coloration des tissus pour le diagnostic des maladies se pratiquent de la même manière depuis plus d'un siècle, " a déclaré le directeur de l'étude, le Dr Stephen Boppart, professeur de bio-ingénierie et de génie électrique et informatique à l'Illinois et médecin. "Avec les avancées des techniques de microscopie comme la nôtre, nous espérons changer notre façon de détecter, visualiser et suivre les maladies qui permettront un meilleur diagnostic, traitements et résultats. »

La microscopie SLAM diffère de la pathologie tissulaire standard de plusieurs manières. D'abord, il est utilisé sur des tissus vivants, même à l'intérieur d'un être vivant, lui donnant le potentiel d'être utilisé pour le diagnostic clinique ou pour guider la chirurgie dans la salle d'opération. Seconde, il n'utilise aucun colorant ni produit chimique, seulement la lumière. La procédure standard consiste à retirer un échantillon de tissu et à ajouter des taches chimiques - ce qui peut être un processus long - et les produits chimiques peuvent perturber les cellules.

Alors que d'autres techniques d'imagerie sans tache ont été développées, ils ne visualisent généralement qu'un sous-ensemble de signaux, mesurer des signatures biologiques ou métaboliques spécifiques, a déclaré l'étudiant diplômé Sixian You, le premier auteur de l'article. Pendant ce temps, La microscopie SLAM collecte simultanément de multiples contrastes des cellules et des tissus, capturer des détails et des dynamiques au niveau moléculaire tels que le métabolisme.

Dans l'étude la plus récente, Le groupe de Boppart a examiné les tumeurs mammaires chez le rat, ainsi que l'environnement tissulaire environnant. Grâce aux données simultanées, ils ont pu observer la gamme de dynamiques à mesure que les tumeurs progressaient et comment différents processus interagissaient.

"Nous savons que la tumeur est là, mais les tumeurs soutiennent tout un écosystème dans le tissu, " Vous avez dit. " Ils recrutent des cellules saines pour les soutenir. Le SLAM nous permet d'avoir une image complète de ce microenvironnement tumoral en constante évolution au niveau subcellulaire, niveaux moléculaires et métaboliques chez les animaux vivants et les tissus humains. La surveillance de ce processus peut nous aider à mieux comprendre la progression du cancer, et à l'avenir pourrait conduire à un meilleur diagnostic de l'état d'avancement d'une tumeur, et de meilleures approches thérapeutiques visant à stopper la progression."

Les chercheurs ont constaté que les cellules proches de la tumeur présentaient des différences de métabolisme et de morphologie, indiquant que les cellules avaient été recrutées par le cancer. En outre, ils ont observé les tissus environnants créant une infrastructure pour soutenir la tumeur, comme le collagène et les vaisseaux sanguins. Ils ont également vu une communication entre les cellules tumorales et les cellules environnantes sous forme de vésicules, de minuscules emballages de transport libérés par les cellules et absorbés par d'autres cellules.

"Des travaux antérieurs ont montré que les cellules tumorales libèrent des vésicules pour attirer les cellules environnantes afin de les soutenir, " Vous avez dit. " Ensuite, les cellules qui ont été recrutées libèrent leurs propres vésicules pour retourner dans la tumeur. C'est un cercle vicieux. C'est très différent de l'activité que nous voyons dans nos échantillons de contrôle avec des tissus sains. La capacité de voir la dynamique de tous ces acteurs importants dans des environnements tumoraux authentiques peut aider à faire la lumière sur ce processus mystérieux mais critique. »

Prochain, Le groupe de Boppart utilise la microscopie SLAM pour comparer les tissus sains et les tissus cancéreux chez les rats et les humains, en se concentrant particulièrement sur l'activité des vésicules et son lien avec l'agressivité du cancer. Ils travaillent également à créer des versions portables du microscope SLAM qui pourraient être utilisées en clinique.

« Il y a une multitude de nouvelles données, des informations et des biomarqueurs dans les images que nous collectons à partir de tissus frais encore métaboliquement actifs, ou dans les organismes vivants, où l'on peut visualiser la dynamique des cellules individuelles et leurs comportements collectifs, " dit Boppart, qui est également affilié au Carle Illinois College of Medicine et au Beckman Institute for Advanced Science and Technology de l'Illinois.

"Ces, nous attendons, deviendront de nouveaux marqueurs de maladies telles que le cancer, et notre technologie d'imagerie aidera à les détecter pour le dépistage des maladies, applications de diagnostic et de surveillance. Nous pensons que cette technologie ouvrira la possibilité de compléter, voire le remplacement, traitement histopathologique standard, ce qui prend beaucoup de temps et de travail et ne peut être fait que sur enlevé, fixé, tissu mort, " il a dit.