In vivo szövetanalízis Különös tekintettel a biolumineszcens és fluoreszcens képalkotási eljárásokra
In vivo képalkotó rendszerek Célja Noninvazív módon Biológiai folyamatokat képes rögzíteni Élő egyedekben Típusai Marker nélküli MRI CT UH Marker alapú PET BLI (Biolumineszcens) Fluoreszcens
Bevezetés Biolumineszcencia Fluoreszcencia Képalkotás Értékelés, összehasonlítás Felhasználási módok
Biolumineszcencia Természetes előfordulása Laboratóriumi előfordulása Üzleti lehetőségek
Biolumineszcencia a természetben Biolumineszcenciának nevezünk minden, előlény által létrehozott fényjelenséget Az evolúció során egymástól függettlenül több mint 30 alkalommal jelent meg. Kémiai folyamat, legtöbbször ATP-t igényel. Gyakorlati jeelentősége a bakteriális LUXoperonnak van, a biolumineszenciához kapcsolódó génexpresszióért felelős.
Hasonlóan az izomműködéshez, idegi alapon szabályozható (ki/bekapcsolható) Egyes fajtáinál 90% hatásfokkal Adott tehát egy komplett biológiai világítóapparátus
Szentjánosbogár
Omphalotus nidiformis - miért?
Szentjánosbogár, jó hatásfokkal
Laboratóriumi alkalmazása A biolumineszcens képalkotás tehát a sejtek saját kibocsátott fényét használja fel A gyakorlati szempontból fontos három fő forrás Szentjánosbogár (560 nm) Tengeri élőlények(480 nm) Baktériumok ( Photorhabdus luminescens, Vibrio fischeri) (490 nm) A lumineszcens fehérjét kódoló DNS szakaszt a kísérleti alanyba GM módszerrel juttatják be.
Hangulatvilágítás halakkal
Fluoreszcencia Alapjelenség Laboratóriumi előfordulása Üzleti lehetőségek
Fluoreszcencia Fluoreszenciának nevezzük, ha egy gerjesztett atom, molekula vagy nanostruktúra fénykibocsátással éri el az alapállapotát A hullámhossz a rendszertől függ Az intenzitás exponenciálisan csökken felezési idő Gerjesztő és kibocsátott fély hullámhossza eltérő lehet - fénycső
Laboratóriumi felhasználása Szubsztátok jelölése Fehérjék jelölése Antitestek jelölése
Jelölt fehérjék laterális diffúziója a membránban
Immunfluoreszcencia: Lupus-Band teszt
Immunfluoreszcencia
Ha világít a macska, cincognak-e az egerek?
Nincs új a nap alatt
Képalkotás A kibocsátott és a szöveteken áthatolni képes fény kevés a szabad szemmel észleléshez. Gyakran nem is a látható tartományban Többnyire CCD kamerákat használnak.
Képalkotás Endoszkópos megfigyelés Külső jelfeldolgozás
Endoszkópos megfigyelés Közvetlen közelről gyűjt jelet Kicsi a szöveti szóródás és elnyelődés Kevesebb marker szükséges Fluoreszcenciánál a gerjesztést be kell vinni Nem kimondottan noninvazív
Külső jelfelolgozás CCD kamera Az erős szöveti szóródás és elnyelődés miatt erős számítástechnikai háttér szükséges Több szögből 3D-s képek készítése is lehetséges Fluoreszcenciánál a gerjesztés hasonló problémákat vet fel.
Értékelés Előnyök Olcsó Gyors Széleskörben használható Real-time vizsgálatok lehetségesek Hátrányok Elnyelődés, szóródás Az előbbiek miatt gyenge felbontás GM eljárás még fejlődik (ár, hozzáférhetőség, társadalmi hozzáállás)
Felhasználási területek Tumorkinetika (jelölt tumorsejtekkel) Immunreakciók (jelölt antitestekkel vagy killer sejtekkel) Fertőzések terjedésének vizsgálata, BL jelölt patogénekkel Regenerációs folyamatok vizsgálata jelölt csontvelő vagy őssejtekkel
További lehetőségek Őssejtkutatás Fejlődéstani kutatások
Képalkotó eljárások alkalmazása a regeneratív medicina és az őssejtkutatás területén
Az őssejtkutatás -Az őssejtkutatás magába foglalja a sejtek differenciálódási és szabályozó folyamatait, amik meghatározzák a fenotípust és funkciókat, anyagforgalmat, kapcsolatokat más sejtekkel és szövetekkel. -Az őssejtek normális differenciálódási folyamata csupán az arra alkalmas környezetben megy végbe, ezért ezek a kutatások általában élő szervezeteket igényelnek.
-ellentétben a fejlődésbiológiai kutatások által használt egyszerűbb modellszervezetekkel, amelyek ezekben a tulajdonságaikban relatíve átláthatóbbak, a regeneratív medicinában ezeknek a folyamatoknak a nagyobb, relatíve bonyolultabb szervezetekben, valamint az emberi szervezetben lejátszódó a megértésére törekszünk. A haematopoetikus őssejtek jól leírt funkciójú, könnyen izolálható, multipotens sejtek. Egyetlen sejt képes regenerálni a teljes vörösvértestszintézist, ezért az őssejtkutatás és a helyreállító medicina homlokterébe került használatuk.
Az átültetés során a transzgén egyéb markergéneket tartalmaz, amelyek jelölik a recipiens szervezetben az idegen gén jelenlétét és működését és fizikai képalkotó módszerekkel
Csontvelőátültetés megjelenítése
Az átültetett sejtek megjelenése a transzplantációt követően
A luminenszcencia lokalizációja
Mikroszkopikus jellemzés
Az optikai képalkotó eljárás a klinikai gyakorlatban -Az optikai képalkotás forradalmasítja az állati modellkísérletek átvitelét a humán biológiába és gyógyításba. -Az eljárás ugyanakkor komoly kihívással néz szembe a preklinikai kísérletekben, a felhasználható markerek kis száma miatt. A gyógyító eljárás során nem alkalmazható toxikus és sugárveszélyes eljárás. -Az élő szervezet patológiás elváltozásainak feltárása a molekuláris diagnosztika, orvosbiológia integrált felhasználását igényli a molekuláris képalkotással,
Köszönjük a figyelmet!