Científicos de la Universidad del Sur de California (USC) han desarrollado una nueva herramienta para observar de manera más profunda y clara a los organismos vivos, una ventaja visual que ahorrará tiempo y ayudará a avanzar en las curas médicas.
Este es el tipo de ciencia fundamental que puede ser utilizada para desarrollar mejores diagnósticos y tratamientos, incluyendo la detección del cáncer de pulmón o el daño que causan los contaminantes a los tejidos vivos. La tecnología es lo suficientemente versátil como para ser utilizada por una aplicación controlada por un smartphone, y ser aplicada en la medicina remota, en seguridad alimentaria o en la detección de moneda falsificada, según Francesco Cutrale, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería biomédica en Viterbi School of Engineering, de la USC.
El equipo de científicos adscritos al Michelson Center for Convergent Bioscience de la USC han estado trabajando en esta tecnología durante los últimos años. Sus hallazgos han sido publicados hoy en Nature Communications.
La técnica, se centra, literalmente, en los ladrillos de construcción de la biología. Cuando los biólogos observan de forma profunda un organismo vivo, no siempre está claro qué está ocurriendo dentro. Las células y proteínas están profundamente entrelazadas en los tejidos, lo que plantea muchas preguntas sobre las interacciones entre los distintos componentes. El primer paso para curar una enfermedad es observar el problema de forma clara, y no es algo que siempre resulte fácil.
Para resolver el problema, los investigadores han confiado hasta ahora en una técnica llamada imagen fluorescente hiperespectral (fHSI). Este es un método que puede diferenciar los colores en un espectro, etiquetar moléculas para que puedan seguirse y producir imágenes de colores vívidos en el interior de un organismo.
Pero las ventajas que ofrece la técnica fHSI tienen limitaciones. No necesariamente revela el espectro a todo color. Requiere muchos datos, debido a la complejidad de los sistemas biológicos, por lo que lleva mucho tiempo recopilar y procesar las imágenes. También están involucrados muchos cálculos que requieren mucho tiempo, lo cual es un gran inconveniente porque los experimentos funcionan mejor cuando se pueden hacer en tiempo real.
Para resolver estos problemas, los investigadores de USC desarrollaron un nuevo método llamado representación mejorada codificada espectralmente (SEER). Proporciona mayor claridad y funciona hasta 67 veces más rápido y con una definición 2,7 veces mayor que las técnicas actuales.
Esta tecnología se basa en cálculos matemáticos para analizar los datos más rápido. Puede procesar etiquetas fluorescentes vibrantes en todo el espectro de colores para obtener más detalles. Y utiliza mucho menos almacenamiento de memoria del ordenador, algo aún más importante con la explosión de la investigación de grandes volúmenes de datos que hay detrás de la investigación moderna de biociencia convergente. Según el estudio, SEER es una «forma rápida, intuitiva y matemática» para interpretar imágenes a medida que se recopilan y procesan.
La primera aplicación de la tecnología SEER de imagen será en el campo médico y de investigación. El algoritmo versátil, creado por primera vez por Wen Shi y Daniel Koo en el Translational Imaging Center de la USC, se utilizará para detectar las primeras etapas de la enfermedad pulmonar y el daño potencial de los contaminantes en pacientes, en colaboración con médicos del Children’s Hospital de Los Ángeles. Además, los científicos en el campo de las ciencias biológicas han comenzado a adoptar SEER en sus proyectos experimentales en un esfuerzo por mejorar aún más la eficiencia técnica.
Las mejoras en las tecnologías de imagen también pueden llegar al nivel del consumidor, por lo que es probable que tecnologías como fHSI y SEER se puedan instalar en teléfonos móviles para proporcionar herramientas de visualización potentes y accesibles en cualquier parte.
El Centro Michelson reúne a una red diversa de científicos e ingenieros de primer nivel de la USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, Viterbi School of Engineering y la Keck School of Medicine de USC bajo un mismo techo, gracias a una generosa donación de 50 millones de dólares del cirujano espinal ortopédico, inventor y filántropo Gary K. Michelson y su esposa, Alya Michelson.
Fuente: Nature Communications.
