Самую быструю в мире камеру используют для обнаружения раковых клеток (ВИДЕО)
Например, перемещающиеся опухолевые клетки рака. Как правило, таких клеток лишь небольшое количество среди миллиарда здоровых клеток, они – предшественники метастаз, которые являются причиной приблизительно 90% смертельных случаев рака. К подобным «непослушным» клеткам относятся и стволовые клетки, используемые для регенеративной медицины, и различные другие типы клеток.
К сожалению, обнаружение таких клеток – очень сложный процесс. Достижение хорошей статистической точности требует автоматизированного инструмента высокой пропускной способности, который может исследовать миллионы клеток за короткий промежуток времени. Микроскопы, оборудованные цифровыми фотокамерами, в настоящее время являются золотым стандартом для анализа клеток, но они все равно слишком медленно работают для такого применения.
Но инженерам-разработчикам нового оптического микроскопа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе удалось в значительной степени решить эту проблему.
«Чтобы поймать эти неуловимые клетки, камера должна быть способна сделать и обработать миллионы изображений. Процесс должен быть непрерывным, частота кадров – очень высокой, – говорит руководитель кафедры оптической электротехники в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе Бахрам Джалали. – Обычные CCD- и CMOS-камеры недостаточно быстры и чувствительны».
Оптический микроскоп с самой быстрой камерой в мире (Изображение: Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе). Фото с сайта sciencedaily.com
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда исследователей во главе с Джалали и профессором биоинженерии из Калифорнийского университета Дино Ди Карло разработала оптический микроскоп, способный обнаружить редкие клетки в режиме реального времени.
В последнем номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences Джалали и Ди Карло описывают, как они объединили камеру и микрофлюидные чипы. Камера способна обрабатывать изображения в режиме реального времени, классифицируя клетки в образцах крови. Камера захватывает, обрабатывает и отображает около 100 000 клеток в секунду, что приблизительно в сто раз быстрее стандартных анализаторов.
«Это достижение потребовало интеграции нескольких передовых технологий благодаря сотрудничеству между биоинженерами и электротехниками из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского института наносистем. Мы разработали инновационную технологическую инфраструктуру для клеточной диагностики», – сказал Ди Карло.
Раковая клетка молочной железы. Изображение с сайта alternative-cancer.net
Это исследование демонстрирует идентификацию в реальном времени редких клеток рака молочной железы в крови с рекордно низким уровнем ложно-положительных результатов. Предварительные результаты указывают на то, что эта новая технология имеет потенциал быстрого обнаружения редких опухолевых клеток, открывая путь к статистически точной ранней диагностике рака, что позволит контролировать эффективность радиационной терапии и препаратов.
«Эта технология может значительно снизить уровень ошибок и затрат в медицинской диагностике», – говорит ведущий автор Кейсуки Года, программный директор электротехники и биоинженерии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Эксперименты проводились на «симуляторах», которые были получены путем смешивания раковых клеток, выращенных в лаборатории, с кровью в различных пропорциях для имитации крови живого пациента.
«Чтобы далее утвердить полезность технологии, мы в настоящее время выполняем клинические испытания в сотрудничестве с ведущими онкологами, – говорит Года. – Технология также потенциально полезна для анализов мочи, контроля качества воды и в других подобных областях, где нужно идентифицировать чужеродные составляющие в жидкости».
Исследование финансировалось программами медицинских исследований под управлением Конгресса США и фондами NantWorks LLC и Burroughs Wellcome.
Принцип работы оптического микроскопа со скоростной камерой
Комментарии читателей Оставить комментарий