Tehnologia avansată de imagistică dezvăluie potențialul exozomilor în diagnosticul bolilor
Particulele minuscule eliberate de majoritatea celulelor umane ar putea fi ținte promițătoare pentru diagnosticul și tratamentul unei game variate de boli, de la cancer la Alzheimer, însă cercetătorii s-au confruntat cu dificultăți în observarea și studierea lor în detaliu.
Acum, aceste particule, cunoscute sub numele de exozomi, vor putea fi analizate într-o nouă lumină, grație unei tehnologii de imagistică inovatoare dezvoltate în laboratorul lui Wei Chuan Shih, profesor de inginerie electrică și informatică la UH.
Tehnologia, susținută de un grant de 1,7 milioane de dolari de la Institutul Național de Sănătate, va avea capacitatea de a examina exozomii unul câte unul, măsurând caracteristicile lor pentru a identifica acele celule care ar putea reprezenta ținte bune pentru medicamente.
În interiorul corpului uman există o adevărată autostradă celulară, cu 37 de trilioane de celule care se mișcă, menținându-ne în viață, transformând hrana în energie, reparând ceea ce trebuie să fie reparat și luptând împotriva prădătorilor care încearcă să ne distrugă. Majoritatea celulelor elimină exozomi, un tip de veziculă extracelulară, plini de ingredientele biologice misterioase care compun celula însăși.
Veziculele extracelulare mici și exozomii au roluri importante în diverse domenii de cercetare, atât în științe fundamentale, cât și aplicate, cum ar fi biologia cancerului, tulburările neurologice, medicina regenerativă și dermatologia. Exozomii sunt, de asemenea, foarte căutați pentru diverse aplicații diagnostice și terapeutice, precum biopsia lichidă și livrarea de medicamente.
Dar există un obstacol.
Metodele actuale de analiză a exozomilor au numeroase limitări, cum ar fi sensibilitate și specificitate inadecvate, rezoluție insuficientă pentru profilarea exozomilor individuali, cerințe mari de volum de probă și o dependență considerabilă de tehnicile de amplificare și secvențiere a ADN-ului.
În plus, există o multitudine de pași implicați în purificare, izolare, concentrare și etichetare sofisticată. Aceste bariere au împiedicat progresele în cercetarea fundamentală și aplicată, precum și în dezvoltarea tehnologiilor centrate pe exozomi.
„Pentru a aborda o astfel de nevoie neîmplinită, dezvoltăm o Tehnologie Integrată de Imagistică Nanofotonică și Spectroscopie (INSPECT) pentru analiza scalabilă și multiparametrică a exozomilor individuali,” a spus Shih.
În esență, aceasta folosește iluminarea avansată la scară nanometrică pentru a revizui imaginile și a analiza diferite informații simultan.
Tehnologia se bazează pe lucrările anterioare ale lui Shih, în care a demonstrat trei mecanisme bine cunoscute de îmbunătățire nanoplasmonică, care detectează atunci când moleculele se leagă de o suprafață, fac semnalele fluorescente mai strălucitoare și produc rețeta chimică a particulelor.
„Aceste trei tehnici sunt extrem de complementare și pot oferi o sinergie puternică în obținerea informațiilor structurale, precum și compoziționale/moleculare de la exozomii individuali,” a adăugat Shih. „Deși este un premiu pentru un singur investigator, aștept cu nerăbdare să colaborez cu cercetători interesați de veziculele extracelulare și exozomi, deoarece efortul finanțat de NIH își propune să dezvolte noi tehnologii pentru a descoperi potențialul acestora.”
