الكشف عن الشعيرات الدموية والخلايا في الأعضاء الحية بالموجات فوق الصوتية
قام باحثون بتطوير تقنية مجهرية تعتمد على الموجات فوق الصوتية للكشف عن الشعيرات الدموية والخلايا في جميع أنحاء الأعضاء الحية، وهو شيء لم يكن ممكنا من قبل.
نُشر البحث في مجلة Science.
تُعد الموجات فوق الصوتية واحدة من أكثر تقنيات التصوير استخدامًا في الطب، ولكن حتى وقت قريب لم يكن لها دور يُذكر في تصوير أصغر الهياكل في أجسامنا، مثل الخلايا.
وأوضح بابتيست هيلز، المؤلف الرئيسي للدراسة: "تُنتج الموجات فوق الصوتية السريرية، كتلك المستخدمة في فحوصات الحمل، صورًا آنية لأجزاء الجسم. فهي تتيح تشخيص أمراض مختلفة، أو مراقبة نمو الجنين، ومع ذلك، يبقى ما يحدث على المستوى المجهري خفيًا".
تصوير الخلايا الحية بتقنية ثلاثية الأبعاد
وقد تمكن فريق العلماء من تصوير خلايا مُعَلَّمة خصيصًا بتقنية ثلاثية الأبعاد باستخدام الموجات فوق الصوتية.
ولأول مرة، صوَّروا خلايا حية داخل أعضاء كاملة بأحجام بحجم مكعب سكر، وبالمقارنة، غالبًا ما تتطلب المجاهر الضوئية الحالية تصوير عينات غير حية، كما يقول هيلز.
وقال هيلز: "يجب إزالة العينة أو العضو المطلوب ومعالجته، وتفقد القدرة على تتبع نشاط الخلايا بمرور الوقت".
تُسمى التقنية الرائدة حاليًا لتصوير سلوك الخلايا الحية ثلاثي الأبعاد، على سبيل المثال أثناء نمو الأجنة، بالمجهر الضوئي.
تقتصر هذه الطريقة على العينات الشفافة أو الرقيقة لأن الضوء لا يخترق الأنسجة المعتمة بعمق يزيد عن 1 مم.
وقال الباحث الرئيسي ديفيد ماريسكا: "يمكن للموجات فوق الصوتية تصوير أنسجة الثدييات المعتمة بعمق سنتيمترات، مما يسمح بتصوير أعضاء كاملة بطريقة غير جراحية، وهذا يوفر لنا معلومات حول سلوك الخلايا في بيئتها الطبيعية، وهو أمر لا تستطيع الأساليب الضوئية القيام به في الأنسجة الحية الأكبر حجمًا".
كان مفتاح هذا الابتكار في التصوير بالموجات فوق الصوتية، وهي الطريقة التي تسمى المجهر الصوتي غير الخطي، هو اكتشاف مسبار عاكس للصوت تم تصنيعه في مختبر شابيرو في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
يوضح هيلز: "هذا المسبار عبارة عن حويصلة نانوية مملوءة بالغاز تضيء في صور الموجات فوق الصوتية، مما يجعل الخلايا مرئية، تحتوي هذه الحويصلات على غلاف بروتيني ويمكننا هندستها لضبط سطوعها في الصور، استخدمنا هذه الحويصلات الغازية لتتبع الخلايا السرطانية".
تصوير الدماغ
وبالإضافة إلى الكشف عن الخلايا، استخدم الفريق الموجات فوق الصوتية والفقاعات الدقيقة كمسبارات تدور في مجرى الدم للكشف عن الشعيرات الدموية في المخ.
يشير هيلز إلى أنه "على حد علمنا، يُعدّ مجهر الصفائح الصوتية غير الخطي أول تقنية قادرة على رصد الشعيرات الدموية في الأدمغة الحية، يتمتع هذا الاكتشاف بإمكانيات هائلة لتشخيص أمراض الأوعية الدموية الصغيرة لدى المرضى".
نظرًا لاعتماد مجسات الفقاعات الدقيقة للاستخدام البشري، يُمكن تطبيق هذه التقنية في المستشفيات خلال بضع سنوات.
إمكانات أبحاث السرطان
ووفقاً لماريسكا، فإن تقنية المجهر الصوتي، بعيداً عن الممارسة السريرية، يمكن أن تفيد بشكل كبير الأبحاث البيولوجية وتطوير علاجات جديدة للسرطان على وجه الخصوص.
وقال: "تستطيع تقنية التصوير لدينا التمييز بين الأنسجة السليمة والسرطانية. علاوة على ذلك، يمكنها تصوير النواة الميتة للورم؛ أي مركز الورم حيث تبدأ الخلايا بالموت بسبب نقص الأكسجين، وبالتالي، يمكن أن تساعد في مراقبة تطور السرطان واستجابته للعلاج".
