Новый метод увидеть внутренние органы без рентгена

Исследователи из Медицинского Колледжа Альберта Эйнштейна Университета Иешива разработали первый флуоресцентный белок, который позволяет отчетливо "видеть" внутренние органы живых организмов, исключая необходимость в применение скальпа или диагностической технике отображения, которые могут иметь побочные эффекты или подвергать организм излишнему облучению.

Новое исследование могло бы оказаться прорывом в области техники отображения всего организма, давая возможность врачам, например, неинвазивным методом контролировать рост опухолей для того, чтобы оценивать эффективность противораковой терапии. В отличие от других методов отображения организма, отображение с помощью флуоресцентного белка не предусматривает подверженность облучению и не требует использования механического воздействия на организм. Сведения были описаны он-лайн в июльском выпуске издания "Nature Biotechnology".

В течение последних 20 лет ученые использовали ряд цветных флуоресцентных белков, произведенных из медузы и кораллов, чтобы визуализировать клетки и их органеллы и молекулы. Ученые сталкивались с некоторыми трудностями в процессе исследования цветных белков, используя их для того, чтобы заглянуть вовнутрь живых млекопитающих. Дело в том, что гемоглобин в крови животного эффективно поглощает синие, зеленые, красные и другие длины волн, использованные для стимулирования стандартных флуоресцентных белков вместе с любыми длинами волн, выделяемыми белками, когда они испускают свет в видимой области спектра.

Для того, чтобы преодолеть этот барьер, в лаборатории Владислава Веркхуша, профессора анатомии и структурной биологии в Медицинском Колледже Эйнштейна и главного автора исследования, был создан флуоресцентный белок из бактериального фитохрома (пигмент, вид бактерий, используемый для обнаружения света). Этот новый флуоресцентный белок, основанный на фитохроме, сокращенно названный iRFP, как поглощает, так и выделяет свет в ближней инфракрасной области электромагнитного спектра.

Исследователи поместили свой новый флуоресцентный белок в печень животного – орган особенно труднодоступный из-за огромного содержания крови в нем. Частицы аденовирусов, содержащие ген для iRFP были впрыснуты в мышей. Как только вирусы и их гены погружались в зараженные клетки печени, зараженные клетки выражали ген и производили белок iRFP. Мыши были, затем подвергнуты облучению в ближней инфракрасной области света и стало возможным визуализировать выделенный в результате флуоресцентный свет, используя устройство отображения всего организма. Флуоресцент в печени зараженных мышей сначала был обнаружен на второй день после развития инфекции и достиг своего пика на пятый день. Дополнительные эксперименты показали, что флуоресцентный белок iRFP был нетоксичным.

"В ходе нашего анализа выяснилось, что iRFP превосходил другие флуоресцентные белки, которые по сообщениям помогают в визуализации печени живых животных" – сообщил Григорий Филонов, один из исследователей лаборатории Веркхуша и авторов исследовательского документа. "Белок iRFP не только формирует более четкое изображение в отличие от других флуоресцентных белков, но и остается более устойчивым с течением времени. Мы считаем, что это значительно расширит потенциал использования неинвазивных отображений всего организма".

Доктор Филонов отметил, что отображение при помощи флуоресцентного белка не подразумевает никакого риска облучения, который характерен для стандартного рентгена и компьютерной томографии. А в отличие от магнитно-резонансной томографии (MRI) при которой иногда приходится глотать или впрыскивать в организм радиоконтрасные агенты, чтобы улучшить видимость внутренних структур организма, белок iRFP не предусматривает никаких радиоконтрасных агентов.

Оригинал (на англ. языке): Physorg Перевод: М. Гончар

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов