Medicinska fysiker vid Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) har utvecklat en ny metod som kan generera detaljerade tredimensionella bilder av kroppens inre. Dessa kan användas för att närmare undersöka utvecklingen av cancerceller. Forskargruppen publicerade sina resultat i Kommunikationsfysik .

Kliniker och forskare försöker bättre förstå cancerceller och deras egenskaper för att kunna erbjuda målinriktad cancerbehandling. Enskilda cancerceller undersöks ofta i provrör innan fynden testas i levande organismer. "Vårt mål är att visualisera cancerceller inuti den levande kroppen för att ta reda på hur de fungerar, hur de sprids och hur de reagerar på nya terapier, "säger medicinsk fysiker professor Jan Laufer från MLU. Han är specialiserad på fotoakustisk bildbehandling, en process som använder ultraljudsvågor som genereras av laserstrålar för att producera högupplöst, tredimensionella bilder av kroppens inre.

"Problemet är att tumörceller är transparenta. Detta gör det svårt att använda optiska metoder för att undersöka tumörer i kroppen, "förklarar Laufer, vars forskargrupp har utvecklat en ny metod för att lösa detta problem. Först, forskarna introducerar en specifik gen i cancercellernas genom.

"Väl inne i cellerna, genen producerar ett fytokromprotein, som härstammar från växter och bakterier. Där fungerar den som en ljussensor, "Säger Laufer. I nästa steg, forskarna belyser vävnaden med korta ljuspulser vid två olika våglängder med hjälp av en laser. Inuti kroppen, ljuspulserna absorberas och omvandlas till ultraljudsvågor. Dessa vågor kan sedan mätas utanför organismen, och två bilder av kroppens inre kan rekonstrueras utifrån dessa data.

"Fytokromproteins särdrag är att de förändrar deras struktur och därmed också deras absorptionsegenskaper, beroende på laserstrålarnas våglängd. Detta resulterar i förändringar i amplituden för ultraljudsvågorna som genereras i tumörcellerna. Ingen av de andra vävnadskomponenterna, till exempel, blodkärl, har denna egenskap - deras signal förblir konstant, "Säger Laufer. Genom att beräkna skillnaden mellan de två bilderna, en högupplöst, en tredimensionell bild av tumörcellerna skapas, som är fri från den annars överväldigande bakgrundskontrasten.

Utvecklingen av Halles medicinska fysiker kan tillämpas på ett brett spektrum av tillämpningar inom preklinisk forskning och biovetenskap. Förutom cancerforskning, metoden kan användas för att observera cellulära och genetiska processer i levande organismer.