Descrizione del progetto
Optoacustica foto-modulata per l’imaging su animali interi
L’imaging optoacustico è una modalità di immaginografia biomedica capace di un’elevata risoluzione nei tessuti biologici. Tuttavia, manca della necessaria serie di strumenti di indicatori e sensori geneticamente codificati che consenta l’esame specifico della localizzazione e della distribuzione cellulare delle molecole. Recentemente, il team di ricerca del progetto Switch2See, finanziato dall’UE, ha sfruttato le competenze di indicatori reversibili commutabili per introdurre il concetto di foto-modulazione all’interno dell’imaging optoacustico con l’obiettivo di superarne le limitazioni. Switch2See lavorerà ora per gettare le fondamenta di una serie di strumenti che consenta il tracciamento cellulare nel tempo e la visualizzazione delle interazioni cellulari e delle molecole nell’ambiente cellulare. Il progetto dimostrerà l’impatto innovativo attraverso l’immaginografia del microambiente tumorale in animali vivi interi e visualizzerà gli aspetti della sua eterogeneità chimica.
Obiettivo
In vivo imaging of cellular localization and function and visualization of the chemicals that drive life are key challenges for biological research. Current methods limit our insight into this “bigger picture” to either a glimpse (low penetration and small field of view) or a coarse overview (low resolution).
Optoacoustic (OA) imaging has the physical means to overcome these limitations, but it lacks the necessary toolbox of genetically encoded reporters and sensors that allow specific probing of localizations and distributions. So far, all efforts to create such a toolbox were impeded by the strong tissue background inherent to OA. Recently, exploiting my longstanding expertise in reversibly switchable reporters I overcame this hurdle by introducing the concept of photo-modulation to OA. Switchable reporters allow modulation of the reporter signal to separate it from the background – making the latter virtually invisible (“Switch2See”). In parallel, the concept was used by a U.S. consortium in vivo, underpinning its validity.
Hence, now is the time to combine my expertise in switching, protein-engineering, sensors, and OA imaging to create a toolbox that will allow to follow cells over time, visualize their interactions, and image the distributions of chemicals – all on the scale of the whole live organism with resolutions of 20 - 150 µm. With Switch2See, I will lay the foundations by building dedicated screening infrastructure, use it to develop a range of reporters (multiplexing) and sensors, and develop algorithms to convert the photo-modulation patterns into images. I will demonstrate the revolutionary impact on whole-animal imaging by visualizing localization, dynamics and interaction of immune cells in the tumor micro-environment (TME) and visualize aspects of its chemical heterogeneity. Beyond cancer research, this will impact all questions requiring a “bigger picture” – from developmental processes over neurobiology to the functioning of the immune system.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Germania