צוות מחקר של אוניברסיטת אריזונה יקבל כמעט 2.7 מיליון דולר מתכנית המיזם המשותף של ה- NIH לקידום טכנולוגיות הדמיה מהדור הבא המאפשרות השקפות עמוקות יותר וברורות בגוף ללא צורך בהליכים פולשניים.
ה- U של צוות, בראשות פלוריאן ווילומיצר במכללת ג'יימס סי וויאנט למדעים אופטיים וד"ר קלרה קוריאל-לוונדרובסקי ב- U של מרכז סרטן מקיף, הוא אחת מארבע קבוצות בלבד בפריסה ארצית לקבל מימון באמצעות "קידום גישות דימוי אופטי לא פולשני למערכות ביולוגיות". סכום הפרס הסופי ממתין לסיום מוצלח של אבני דרך וזמינות הכספים.
ה- U של קבוצת מחקר תפתח טכנולוגיה אופטית המסוגלת להציץ עמוק לרקמות ביולוגיות, כמו מצעי עור או רקמות רכות בתוך הגוף. הגישה יכולה לשמש לדימוי סרטן העור, הממאירות הנפוצה ביותר ברחבי העולם, כדי לעזור לרופאים להעריך את פלישת הגידול ולפקח על תגובת הטיפול.
הגישה הלא פולשנית מבוססת על הדמיה באורך גל סינטטי, או SWI, המשתמשת בשני אורכי גל תאורה נפרדים כדי לייצר אורך גל הדמיה וירטואלי אחד, "סינטטי". בשל אורך הגל הסינטטי הארוך יותר, האות עמיד יותר בפני פיזור אור בתוך רקמות. יחד עם זאת, החוקרים יכולים לנצל את מידע הניגודיות הגבוה יותר המסופק באורכי הגל המקוריים.
פרויקט זה מתמקד באופן ספציפי בסרטן עור שאינו מלנומה, כמו קרצינומה של תאי הבסיס או קרצינומה של תאים קשקשיים. סרטן העור הללו יכול להציג תכונות ניגודיות הדמיה שונות באופן משמעותי מאשר מלנומה, המהווה אתגר ייחודי לפיתוח טכנולוגיות הדמיה 'עמוקות' חדשות. "
פלוריאן ווילומיצר, חוקר ראשי, מוביל פרויקט, פרופסור חבר למדעים אופטיים
שיטות הדמיה של סרטן העור הנוכחיות, כגון מיקרוסקופיה קונפוקלית או טומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית, משתמשות באור אופטי עם אורכי גל בספקטרום הגלוי כמעט לאינפרא אדום, על פי וילומיצר. הם מציעים ניגודיות ורזולוציה מעולה בעומק רקמות רדודות, אך אורכי הגל הקצרים יחסית שלהם הופכים אותם לרגישים לאור שמתפזר עמוק בתוך רקמה ביולוגית. שיטות אורך גל ארוכות יותר, כמו אולטרסאונד או גישות היברידיות, יכולות לתמונות שכבות עמוקות יותר, אך לעיתים קרובות הן חסרות רזולוציה או ניגודיות מספקת לסוגי סרטן מסוימים.
"מבחינה תרגומית, מגבלה זו חשובה במיוחד", אמר קוריאל-לוונדרובסקי, החוקר הראשי האחר, יו"ר המחלקה לדרמטולוגיה במכללה לרפואה- טוסון ומנהל משותף של המכון לסרטן העור במרכז סרטן. "חולים עם סרטן עור שאינו מלנומה נכללים לעתים קרובות עם נגעים המשתנים מאוד בגודלם, בעומק ובדפוס הפלישה."
על פי נתוני Curiel-Lewandrowski, כלי ההדמיה חייבים להיות מגוונים מספיק כדי להעריך במדויק את שולי הגידול בעת האבחנה, תוך שהם גם חזקים ואמינים מספיק כדי לפקח על האופן בו נגעים מגיבים במהלך הטיפול.
"כדי להשיג זאת, אנו זקוקים ליכולות הדמיה מכוונות המאזנות את החדירה העומק עם רזולוציה וניגודיות הדמיה – דבר שהטכנולוגיות הנוכחיות אינן יכולות לספק באופן אמין", אמרה.
הקרן המשותפת של ה- NIH המקדמת גישות הדמיה אופטית לא פולשנית עבור יוזמת מיזם ביולוגית מערכות ביולוגיות מבקשת להתגבר על מגבלות אלה ואחרות באמצעות פיתוח טכנולוגי המאפשר לאור לדימוי עמוק באמצעות רקמות שאינן פולשניות ברזולוציה גבוהה. טכניקות הדמיה משופרות יכולות לאפשר גילוי מוקדם יותר של מצבים בריאותיים, הערכה מדויקת יותר של בריאות הסלולר והרקמות, והתקדמות בהליכים לא פולשניים להחלפת הניתוח. יוזמת NIH מבקשת לייצר תמונות מפורטות ביותר שיכולות לחשוף מבנים החל מתאים בודדים לתכונות גדולות יותר של רקמות חיות. היא גם שואפת לרשום תהליכים ביולוגיים מהירים, כמו התכווצויות שרירים ודופק, במהירות מספיק כדי לתפוס אותם בזמן אמת.
"חוסן הדמיה אורך גל סינטטי לפיזור ברקמות עמוקות תוך שמירה על ניגודיות ברקמות גבוהות באורכי הגל של המנשא האופטי הוא שילוב נדיר", הסביר וילומיצר. "על ידי זיווג נכס זה לאלגוריתמי הערכה חישוביים מתקדמים, הגישה שלנו נועדה להשתחרר מהסחר בעומק העומק המקובל."
הצוות שואף לגשר על פער קריטי בטיפול בסרטן העור על ידי קידום הטכנולוגיה החדשה הזו, אמר קוריאל-לולנדרובסקי.
"המטרה שלנו היא לתרגם את התקדמות ההדמיה הללו לתרגול קליני", אמרה. "אם נוכל לאתר נגעים פולשניים מוקדם יותר, הגדר את שולי הגידול בצורה מדויקת יותר ולפקח על התגובה לטיפולים לא פולשניים בזמן אמת, אנו יכולים למקסם את היעילות של גישות טיפוליות מתעוררות. זה גם יאפשר לנו להתאים את אורך ההתערבות והמינון באופן פרטני לכל מטופל."
החוקרת המשותפת ג'ניפר ברטון, המחזיקה בכיסא הנכבד של תומאס ר 'בראון בהנדסה ביו-רפואית, אמרה כי "פרויקט זה יקדם משמעותית גישות אופטיות לא פולשניות להדמיה ביו-רפואית, וידגימה את ההתפתחויות המרגשות האפשריות כאשר U של מדעי הבריאות של A, הנדסה ומדעים אופטיים מחפצים."
חברי צוות אחרים בפרויקט הממומן על ידי פרס NIH זה (1UG3DA065139-01) כוללים את סאלי דיקינסון, פרופסור חבר למחקר לפרמקולוגיה במרכז הסרטן, ומורידהאר מדבהושי באלאג'י, מחקר פוסט-דוקטורט בקבוצת וילומיטרים במכללה וויאנט למדעים אופטיים.
"אנו צופים כי ההתקדמות שלנו תאפשר את ההפגנה הקלינית הראשונה של הדמיית אורך גל סינטטי בצורך הקריטי והלא ממושב להערכת סרטן העור שאינו מלנומה", אמר קוריאל-לנדרובסקי.
"אם אנו מצליחים", אמר ווילומיצר, "הכוונון הרחב של אורך הגל הסינטטי פותח דרכים פוטנציאליות נוספות בהדמיה ביו -רפואית באמצעות רקמות פיזור חזק לגישה שלנו, כמו שיטות גילוי חדשות לסרטן השד או הדמיה עמוק בתוך המוח האנושי."
