Melihat getaran molekul yang baik

Melihat getaran molekul yang baik
Adiposit hidup (1mm x 1mm): lipid (merah), protein (hijau), dan karbohidrat (biru). Kredit: Helmholtz Zentrum München / Miguel A. Pleitez

Penyakit metabolik seperti diabetes dan obesitas semakin umum terjadi secara global. Selain disposisi genetik, gaya hidup berkontribusi kuat terhadap prevalensi penyakit metabolik ini. Metode pemantauan yang tepat diperlukan untuk, misalnya, mengevaluasi bagaimana perubahan dalam diet atau olahraga memengaruhi penyakit dan karakteristik metaboliknya. Sekarang, tim dari Institute of Biological and Medical Imaging di Helmholtz Zentrum München dan di Chair of Biological Imaging di TranslaTUM di Technical University of Munich telah mengembangkan teknik yang menyediakan gambar real-time dari biomolekul dalam sel hidup — tanpa perlu untuk label atau agen kontras. Evaluasi sistem pencitraan dilakukan bekerja sama dengan Institut Diabetes dan Kanker di Helmholtz Zentrum München dan Rumah Sakit Universitas Heidelberg.

Suara gambar cahaya biomolekul dalam sel dan jaringan

Dengan teknologi baru ini, yang dinamakan Mikroskopi Optoakustik Pertengahan, atau MiROM, para peneliti menggairahkan getaran molekuler “sidik jari” spesifik dengan laser mid-infrared. Penyerapan selektif cahaya inframerah menengah sementara dari molekul yang berbeda memicu ekspansi termoelastik, yaitu ekspansi volumetrik menit yang menghasilkan gelombang ultrasonik . Gelombang-gelombang ini dideteksi dan diproses untuk membentuk gambar distribusi molekul tertentu, tergantung pada panjang gelombang eksitasi.

Dibandingkan dengan teknik sebelumnya, satu keunggulan luar biasa dari metode baru ini adalah tidak lagi terbatas pada sampel yang dikeringkan. Dengan mendeteksi gelombang akustik, yang melewati jaringan dengan mudah daripada foton yang sangat diserap oleh jaringan dan air, MiROM menyediakan fitur pencitraan dari metabolit di luar teknologi yang ada. “MiROM menawarkan terobosan mikroskop. Dalam pencitraan mid-IR konvensional, konsentrasi biomolekul yang lebih tinggi menyebabkan hilangnya sinyal yang lebih tinggi. Sebaliknya, MiROM mengubah pencitraan mid-IR ke modalitas kontras positif, di mana konsentrasi yang lebih tinggi menghasilkan sinyal yang lebih kuat. Teknik ini menunjukkan label-bebas pencitraan biomolekul di luar keterbatasan sensitivitas metode Raman, “jelas Prof. Vasilis Ntziachristos.

Sebuah studi perintis yang membuka bidang baru dalam penelitian metabolisme

“MiROM memberikan wawasan baru tentang subpopulasi sel dari waktu ke waktu. Selain itu, memungkinkan kami untuk mendeteksi tidak hanya lipid, tetapi juga karbohidrat dan protein secara real-time,” kata Miguel Pleitez, yang memimpin pengembangan sistem. Pencitraan metabolit bebas label dapat memengaruhi cara kita mempelajari proses molekuler yang terkait misalnya dengan penyimpanan dan pelepasan lemak karena pemecahan sel lemak putih dan coklat, yang disebut lipolisis. Namun, berbagai prosedur metabolisme yang lebih luas dan interaksi berbagai biomolekul dapat dipelajari juga.

Proses metabolisme berubah sehubungan dengan diabetes, obesitas, atau perubahan kondisi gaya hidup termasuk diet dan olahraga. Namun, mengamati banyak dari proses ini sejauh ini memerlukan penggunaan label dan agen kontras yang melelahkan dan dapat mempengaruhi fungsi biologis yang diteliti. Teknologi baru ini dapat merevolusi pembacaan metabolisme: “MiROM menawarkan pengamatan label-in-vivo unik yang unik dari proses metabolisme secara real-time, yang dapat diterapkan untuk secara dinamis mempelajari efek dari berbagai diet pada tingkat seluler atau mengevaluasi kinerja kelas baru obat-obatan, “kata Miguel Pleitez. Tim ini sedang mengerjakan versi revisi MiROM dengan peningkatan kecepatan, resolusi, dan sensitivitas untuk mendorong penemuan dalam spektrum penyakit yang lebih luas termasuk kanker.

Implementasi awal MiROM sebagai mikroskop laboratorium menunjukkan pencitraan metabolik dalam sel dan jaringan yang dipotong. “Visi jangka panjang kami adalah mengadaptasi teknologi untuk memungkinkan pengukuran pada manusia, sehingga kami dapat mempelajari proses sistemik yang terkait dengan perubahan gaya hidup dan mengoptimalkan strategi pencegahan penyakit,” jelas Ntziachristos.

oleh Helmholtz Asosiasi Pusat Penelitian Jerman

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *