Nieuwe microscooptechnologie kan de diepste blik tot nu toe werpen op levend hersenweefsel

Een team van MIT-onderzoekers heeft een nieuwe microscooptechnologie ontwikkeld die dieper in hersenweefsel op celniveau kan kijken dan conventionele microscopen dat kunnen. Het systeem maakt gebruik van een nieuwe combinatie van licht en geluid om hogeresolutiebeelden te maken zonder dat er externe labels nodig zijn. Het werk is gedetailleerd beschreven in een artikel dat gepubliceerd is in het tijdschrift Light: Science and Applications.

De nieuwe "Multiphoton-In and Acoustic-Out" werkt in twee fasen. Ten eerste gebruikt het een intense, ultrakorte uitbarsting van licht met een lange golflengte om diep en precies in het hersenweefsel door te dringen. Het "driefotonlicht" prikkelt de doelmolecule binnen een enkele cel.

Voor de tweede stap wordt niet geprobeerd om het zwakke fluorescerende licht dat de molecule afgeeft te detecteren, maar wordt het geluid gemeten. Terwijl de lichtenergie wordt geabsorbeerd, veroorzaakt het een thermische expansie binnen de cel, waarbij geluidsgolven worden geproduceerd die door het weefsel reizen. Een zeer gevoelige ultrasone microfoon vangt het geluid op, waarna het systeem het geluidssignaal omzet in een gedetailleerd beeld.

Met het nieuwe systeem slaagde het team erin om NAD(P)H - een molecuul dat geassocieerd wordt met celstofwisseling en neuronactiviteit - dwars door een 1,1 millimeter dikke menselijke hersenorganoïde in beeld te brengen. Om het in perspectief te plaatsen: dat is 5 keer meer dan wat andere labelvrije microscooptechnologieën kunnen.

Aangezien het nieuwe systeem geen toegevoegde chemicaliën of genetische manipulatie vereist, verwachten de onderzoekers dat het ooit gebruikt zou kunnen worden in klinische omgevingen, zoals de detectie van biomarkers voor ziekten zoals Alzheimer tijdens hersenchirurgie. De tests die tot nu toe zijn uitgevoerd waren in vitro en ex vivo, maar het team richt zich nu op een demonstratie op een levend dier.