Rejtett sejtszintű folyamatokat világít meg a vérből vett immunsejtek pontos vizsgálatára kifejlesztett új optikai képalkotás. Az eljárás módosítás nélkül tárja fel a perifériás vérből kinyert mononukleáris sejtek anyagcseréjét, felváltva a korábbi, roncsoló kémiai jelölési módszereket.
A rutin vérmintákból kinyerhető immunsejtek meghatározó szerepet játszanak a fertőzések, az autoimmun betegségek, a daganatos elváltozások és a szervezet terápiás válaszainak elemzésében. A klinikai gyakorlatban a szakemberek hagyományosan fluoreszcens címkék segítségével azonosítják ezeket a sejteket, amelyek specifikus felszíni markerekhez kapcsolódnak. Bár ez a megközelítés hatékony az egyes sejttípusok elkülönítésében, korlátozott információt nyújt a tényleges működésükről, a kémiai előkészítés során pedig óhatatlanul megváltoztathatja a sejtek állapotát.
A hagyományos jelölési eljárások korlátai
A vérben keringő immunsejtek állapotának felmérése elengedhetetlen a diagnosztikában, mivel a sejtek számbeli jelenléte önmagában nem ad teljes képet az immunrendszer működéséről. A klinikai vizsgálatok során izolált sejteket eddig leginkább úgy tudták tanulmányozni, ha kémiai reagenseket és mesterséges festékeket adtak a mintákhoz. Ez a folyamat megakadályozta, hogy a sejteket a maga komplexitásában, zavartalan környezetben lehessen megfigyelni, ráadásul a minták jelentős része felhasználódott a tesztelés alatt.
A sejtek anyagcseréjének felmérése különösen kritikus pont, hiszen a nyugalomban lévő és az aktívan védekező immunsejtek energiafelhasználása jelentősen eltér egymástól. A korábbi eljárásokkal ez a különbségtétel nehezen volt kivitelezhető anélkül, hogy a vizsgált sejtek ne szenvedtek volna károsodást.
Sejtszintű anyagcsere-mérés lézeres gerjesztéssel
A fejlesztés alapját egy olyan címkementes technológia adja, amely a sejtek saját, természetes vegyületeinek fényjelzéseit méri. A fejlett optikai képalkotás során kétfotonos mikroszkópiát alkalmaznak, amellyel a sejteken belüli metabolikus kofaktorokat gerjesztik. A mérés során a molekulák által kibocsátott autofluoreszcens fény élettartamát rögzítik, amiből pontos kép kapható a sejt pillanatnyi aktivitási állapotáról.
Mivel az eljárás nem igényel semmilyen külső színezőanyagot vagy vegyszert, a megfigyelt immunsejtek teljesen sértetlenek maradnak. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy a laboratóriumi szakemberek ugyanazokat a sejteket a képalkotást követően további tesztekhez vagy terápiás eljárásokhoz is felhasználják.
Mesterséges intelligencia a sejtek azonosításában
A vizsgálatok során gépi tanulási algoritmusokat kapcsoltak az optikai mérésekhez. Az eredmények alapján a rendszer kizárólag az anyagcsere-profil adatai segítségével, közel 94 százalékos pontossággal tudta megkülönböztetni az aktivált immunsejteket a nyugalmi állapotban lévőktől mindössze két órával az ingert követően.
Az egyedi sejtszintű felbontás révén az automatizált elemzés a mintákban található monocitákat 96 százalékos, míg a természetes ölősejteket 74 százalékos pontossággal azonosította. Ez a részletesség olyan anyagcserével kapcsolatos eltéréseket tár fel, amelyek a korábbi, összegzett mintaelemzések során rejtve maradtak volna.
Gyakorlati alkalmazás a daganatterápiában
A módszer közvetlen segítséget nyújthat a vérképzőszervi daganatok, a szepszis, a lupusz és a kognitív hanyatlás pontosabb diagnosztizálásában. Kiemelt jelentősége van továbbá a sejtes immunterápiák, például a CAR-T kezelések terén, ahol a páciensek saját sejteiből állítanak elő daganatellenes terápiás készítményeket.
Az optikai képalkotás segítségével a szakemberek már a folyamat korai szakaszában ellenőrizhetik a terápiához használt immunsejtek metabolikus fittségét, ami jelentősen növelheti a gyógykezelések hatékonyságát és biztonságosságát.
