Tietoa translationaalisen biolääketieteellisen kuvantamisen laboratoriosta

Kuvantamistekniikoiden käyttö biologian luonnollisen kulun havainnoimiseksi elävien organismien sisällä auttaa nopeuttamaan uusien diagnostisten menetelmien ja hoitomuotojen kehittämistä.

Translationaalisen biolääketieteellisen kuvantamisen laboratorio (Translational Biomedical Imaging Laboratory, TBIL) tarjoaa dynaamisia kuvantamislaitteita ja teknistä asiantuntemusta, joilla nopeutetaan tieteellisten keksintöjen kulkua tutkimuspenkistä tutkimuspöydän ääreen, ja tällä hetkellä se tekee yhteistyötä tutkimuksissa, joihin kuuluvat muun muassa suoliston kantasolujen lisääntyminen, neuroblastooma ja sydämen uudistuminen. TBIL on suunniteltu tutkimuskiihdyttimeksi, joka tuo kliinikot yhteen tutkijoiden kanssa, jotka määrittelevät elinten rakentumisen perusmekanismeja, jotta he voivat suunnitella parempia hoitomuotoja.

Biokuvantaminen sisältää tehokkaita, innovatiivisia välineitä biologisten prosessien tutkimiseen – kuten konfokaalimikroskoopit, joilla voidaan kuvata käytännössä mitä tahansa näytettä objektilasissa tai viljelymaljalla, elävien solujen kuvantaminen ja in vivo -fluoresenssikuvaus. Lisäksi konfokaalisen laserkeilausmikroskopian avulla tutkijat voivat ottaa tarkennettuja kuvia valituista syvyyksistä, mikä tunnetaan optisena leikkausmenetelmänä. Kuvat otetaan sitten pisteittäin ja rekonstruoidaan tietokoneella, jolloin topologisesti monimutkaisten rakenteiden kolmiulotteiset rekonstruktiot ovat mahdollisia. Kaikilla näillä menetelmillä on valtava potentiaali monenlaisiin diagnostisiin ja terapeuttisiin sovelluksiin.

Tuberkuloositutkimuslaitoksen (TBIL) laajalla valikoimalla kehittyneitä kuvantamismikroskooppeja ja instrumenttiresursseja tutkija voi esimerkiksi seurata kehittyvän elimen soluja ja nähdä, milloin ja miten synnynnäinen vika syntyy – ja näin tarjota tilaisuuden puuttua asiaan ja muuttaa lopputulosta.

TBIL:n tehtävänä on kehittää uusia teknologioita biologisen rakenteen ja toiminnan kuvantamiseen. Laboratoriossa käytettävät tekniikat vaihtelevat perinteisestä valomikroskopiasta ja laserkeilausmikroskopiasta optiseen koherenssitomografiaan ja magneettiresonanssikuvantamismikroskopiaan.

Kun näitä tekniikoita kehitetään, ne saatetaan CHLA:n ja USC:n tutkimusyhteisön jäsenten käyttöön, ja ne palvelevat kahta toisiaan täydentävää tehtävää tutkimuskeskuksena ja käyttölaitoksena.

Tuberkuloosin ja biotekniikan tutkimuslaitoksen (TBIL:n) tutkijat hyödyntävät kehittyneitä kuvantamistyökaluja tutkiakseen erilaisia tutkimusaiheita seuratakseen tapahtumia, kun ne tapahtuvat elimistössä. Näillä menetelmillä saadaan edelleen ainutlaatuista pitkittäistietoa sekä oivaltavia testejä molekyyli- tai soluviljelytiedoista tehdyille ehdotuksille.

Instrumentointivalmiudet

• Live Imaging Lab – jossa on monispektrinen, monifotoninen mikroskooppi elävien näytteiden korkearesoluutioiseen kuvantamiseen
• High-Speed Microscopy Lab – joka tarjoaa nopeaa, volumetrinen kuvantaminen
• Extended Volume Imaging Lab – tarjoaa integroidun mikrotomi- ja laser-skannaava mikroskooppi suurten näytteiden kuvantamiseen
• Quantitative Image Analysis and Visualization Suite – tarjoaa korkearesoluutioisia työasemia kuvankäsittelyyn ja kuva-analyysiin Collaboratory -vuorovaikutustila, jossa on korkearesoluutioiset video- ja videoneuvotteluominaisuudet

Fantastinen matka keuhkoihin

Käytössä on hiljattain optimoitu visualisointiteknologia TBIL:ssa, tutkijat voivat nyt suorittaa “virtuaalisen bronkoskopian”, joka alkaa keuhkoputkesta ja antaa heille mahdollisuuden kurkistaa keuhkorakkuloihin. Lääketieteen tohtori David Warburtonin johtamassa yhteistyössä tutkijat pyrkivät muuttamaan radikaalisti käsitystämme kaasunvaihtopinnan muodostumisesta ihmisen keuhkoissa, löytämään uusia lähestymistapoja ennenaikaisten vauvojen hoitoon ja kehittämään parempaa ymmärrystä lukuisista lapsuuden ja aikuisiän keuhkosairauksista. NIH myönsi tutkimusryhmälle 4 miljoonaa dollaria (2014) kehittyvien keuhkojen kartoittamiseksi.

CO-DIRECTORS

Scott E. Fraser, PhD