p Os cientistas têm muitas ferramentas à sua disposição para observar o tecido preservado em um microscópio com detalhes incríveis, ou olhando para o corpo vivo em resolução mais baixa. O que eles não tiveram é uma maneira de fazer as duas coisas:criar uma imagem tridimensional em tempo real de células individuais ou mesmo moléculas em um animal vivo. p Agora, Os cientistas de Stanford forneceram o primeiro vislumbre sob a pele de um animal vivo, mostrando detalhes intrincados em tempo real em três dimensões da linfa e dos vasos sanguíneos.

p A tecnica, denominado MOZART (para imagem molecular e caracterização de tecido de forma não invasiva na resolução celular), poderia um dia permitir que os cientistas detectassem tumores na pele, cólon ou esôfago, ou mesmo para ver os vasos sanguíneos anormais que aparecem nos primeiros estágios da degeneração macular - uma das principais causas de cegueira.

p "Temos tentado olhar para o corpo vivo e ver informações no nível de uma única célula, "disse Adam de la Zerda, professor assistente de biologia estrutural em Stanford e autor sênior do artigo. "Até agora não houve maneira de fazer isso."

p De la Zerda, que também é membro do Stanford Bio-X, disse que a técnica pode permitir aos médicos monitorar como um tumor invisível sob a pele está respondendo ao tratamento, ou para entender como células individuais se libertam de um tumor e viajam para locais distantes.

p Indo para o ouro

p Existe uma técnica para espreitar um tecido vivo vários milímetros sob a pele, revelando uma paisagem de células, tecidos e vasos. Mas essa técnica, chamada tomografia de coerência óptica, ou OCT, não é sensível ou específico o suficiente para ver as células individuais ou as moléculas que as células estão produzindo, que é o que interessa de la Zerda.

p Uma questão importante tem sido encontrar uma maneira de diferenciar células ou tecidos; por exemplo, escolhendo as células cancerosas que começam a se multiplicar dentro de um tecido saudável em geral. Em outras formas de microscopia, cientistas criaram etiquetas que se prendem a moléculas ou estruturas de interesse para iluminar essas estruturas e fornecer uma visão detalhada de onde elas estão na célula ou no corpo.

p Nenhum desses beacons existia para OCT, embora de la Zerda soubesse que minúsculas partículas chamadas nanobastões de ouro tinham algumas das propriedades que ele procurava. O problema era que os nanobastões disponíveis comercialmente não produziam sinal suficiente para serem detectados em um tecido.

p O que a equipe precisava eram nanorods, mas grandes. Nanorods são análogos aos tubos de órgãos, disse o estudante de graduação Elliott SoRelle, porque tubos mais longos vibram em frequências mais baixas, criando um profundo, som baixo. Da mesma forma, nanobastões mais longos vibram em frequências mais baixas, ou comprimentos de onda, de luz. Essas vibrações espalham a luz, que o microscópio detecta.

p Se todos os outros tecidos estiverem vibrando em um ruído branco de frequências mais altas, nanorods mais longos se destacariam como notas graves de órgão em meio a uma sala de balbucio.

p O desafio de SoRelle era fabricar nanobastões mais longos que não fossem tóxicos, estável e muito brilhante, o que acabou sendo pedir muito. "Minha formação era bioquímica, e isso acabou sendo um problema de ciência dos materiais e química de superfície, "disse SoRelle, que foi o co-autor do artigo. Ele agora pode fazer nanobastões atóxicos em vários tamanhos, todos vibrando em frequências únicas e identificáveis.

p Eliminando ruído

p O próximo desafio foi filtrar a frequência dos nanobastões do tecido circundante.

p Fazer isso, O estudante de graduação em engenharia elétrica e bolsista do Bowes Bio-X, Orly Liba, desenvolveu algoritmos de computador que podem separar as frequências da luz espalhada por nanobastões de vários comprimentos e diferenciá-los do tecido circundante.

p Com os grandes nanobastões de SoRelle e os algoritmos sensíveis de Liba, de la Zerda e sua equipe haviam resolvido o problema inicial de detecção de estruturas específicas em imagens tridimensionais de tecidos vivos. O resultado tridimensional, as imagens de alta resolução eram tão grandes - da ordem de gigapixels - que a equipe precisou desenvolver algoritmos adicionais para analisar e armazenar essas imagens grandes.

p A equipe testou sua tecnologia no ouvido de um rato vivo, onde puderam observar os nanobastões sendo absorvidos pelo sistema linfático e transportados por uma rede de válvulas. Eles foram capazes de distinguir entre dois nanobastões de tamanhos diferentes que ressoavam em comprimentos de onda diferentes em vasos linfáticos separados, e eles podiam distinguir entre esses dois nanobastões no sistema linfático e nos vasos sanguíneos. Em um estudo, eles podiam observar as válvulas individuais dentro dos vasos linfáticos se abrindo e fechando para controlar o fluxo de fluido em uma única direção.

p "Ninguém mostrou esse nível de detalhe antes, "disse Liba, que foi o co-autor do artigo.

p Objetivo impossível

p Esta imagem detalhada era o objetivo inicial de de la Zerda quando ele iniciou seu laboratório em 2012, embora lhe dissessem freqüentemente que seria impossível. "Estou em um pequeno departamento, mas com professores muito talentosos, "disse ele." Um membro do corpo docente me contou a história de sua própria vida de assumir grandes riscos e isso me encorajou. Achei que seria muito divertido ver se podemos fazer funcionar e ver as células conversando entre si em tempo real. "

p Sua aposta decolou principalmente com uma concessão inicial da Stanford Bio-X, que apóia a pesquisa interdisciplinar em estágio inicial. "Essa concessão nos permitiu assumir um grande risco em uma direção que estava completamente não comprovada, "De la Zerda disse.

p Tendo mostrado que os nanobastões de ouro podem ser vistos em tecidos vivos, a próxima etapa é mostrar que esses nanobastões podem se ligar a tipos específicos de células, como câncer de pele ou vasos anormais na degeneração macular em estágio inicial. Então, a técnica pode ser usada para aprender mais sobre como essas doenças progridem em nível molecular e também avaliar tratamentos em pacientes individuais, algo que antes não era possível.