Трехмерная визуализация образцов тканей с помощью Нано-КТ
До сих пор исследование образцов тканей пациентов начиналось с их рассечения на тонкие срезы для гистологического анализа. Теперь подход может измениться – благодаря новому методу окрашивания, разработанному междисциплинарной командой из технического университета Мюнхена (TUM). Он позволяет специалистам исследовать трехмерные образцы тканей, используя систему Нано-КТ, тоже изобретенную TUM.
Рассечение тканей – общепринятая процедура в клиниках, предполагающая расслаивание образцов тканей тела на тонкие срезы с последующим их окрашиванием для исследования под микроскопом. Медики давно мечтают о возможности изучать весь объем образца, а не только отдельных срезов. Как оказалось, этого можно добиться, применяя сканирование обычной компьютерной томографией (КТ).
На пути реализации этой цели до настоящего времени было два основных препятствия. Во-первых, разрешение обычных КТ сканеров было слишком низким: современные Микро- и Нано-КТ системы редко подходят для использования в передовой медицине. Одни из них не обладают достаточно высоким разрешением, а другие в своей работе используют излучение крупных ускорителей частиц.
Во-вторых, как известно, мягкие ткани трудно исследовать с помощью КТ техники: их образцы необходимо сначала окрасить, чтобы сделать видимыми. Красители для КТ-сканирования бывают высокотоксичными, а их нанесение занимает очень много времени. Иногда они видоизменяют ткань до такой степени, что дальнейший ее анализ становится невозможным.
Однако ученые из Мюнхенской школы биоинженерии (Munich School of BioEngineering – MSB) при университете TUM решили обе проблемы. В ноябре 2017 года профессор Франц Пфайффер и его команда представили систему Нано-КТ, которая обладает разрешением до 100 нанометров и подходит для использования в обычных лабораторных условиях. В последнем выпуске научного журнала PNAS междисциплинарная исследовательская группа, включающая специалистов из области физики, химии и медицины, описала метод окрашивания для гистологического исследования с помощью Нано-КТ.
Используя почку мыши, ученые успешно продемонстрировали, что Нано-КТ способна генерировать трехмерные изображения, которые соответствуют информационной детализации срезов тканей. Для окрашивания образца был применен эозин, стандартный краситель, который ранее считался неподходящим для КТ.
«Мы разработали процедуру специальной предварительной обработки тканей, которая позволяет нам использовать эозин», – отмечает химик доктор Мэдлин Буссе. Этот метод подходит для повседневной клинической работы. «Другое важное преимущество заключается в том, что после сканирования можно применять общепринятые методы исследования образцов тканей», – добавляет Буссе.
На следующем этапе исследователи собираются изучить образцы тканей человека. Тем не менее, КТ-гистология не сможет заменить традиционные методы исследований в ближайшее время. По крайней мере, на данный момент команда рассматривает новую процедуру как вспомогательную. Например, она дает врачам дополнительное понимание трехмерного распределения клеток и ядер. Франц Пфайффер, кроме того, видит здесь новые возможности для базовых медицинских исследований: «Наряду с диагностическими приложениями, неразрушающее 3D-исследование, ставшее возможным благодаря Нано-КТ, могло бы дать новое понимание происхождения таких широко распространенных заболеваний, как рак, на микроскопическом уровне».
