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Super-resolution cellular ultrasound imaging

Descrizione del progetto

Imaging a ultrasuoni avanzato per l’analisi di singole cellule

L’imaging a ultrasuoni è una tecnica ampiamente utilizzata e non invasiva per visualizzare i tessuti in profondità. Tuttavia, i metodi attuali non hanno la risoluzione necessaria per osservare i processi cellulari, limitando la loro applicazione all’oncologia di base. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto CellUS intende superare questa limitazione sviluppando una nuova tecnica di imaging a ultrasuoni a super-risoluzione in grado di raggiungere la risoluzione di una singola cellula. Il metodo si baserà su vescicole di gas (GV) in scala nanometrica come agenti di contrasto. Le GV sono minuscole strutture proteiche piene di gas espresse naturalmente nei batteri e negli archei fotosintetici acquatici come mezzo per raggiungere la galleggiabilità. Il metodo sarà applicato per studiare i microambienti del cancro in modelli di sferoidi, fornendo in ultima analisi un potente strumento per la ricerca oncologica, lo screening dei farmaci e il monitoraggio dei trattamenti.

Obiettivo

The discovery of the green fluorescence protein (GFP) and the parallel development of super-resolved fluorescence microscopy (2008 and 2014 Nobel Prizes) led to major breakthroughs in basic biology and medicine by enabling the visualization of the pathways of individual molecules inside living cells. While optical imaging is limited to studying thin specimens (<1mm) due to light scattering in tissue, the introduction of nanoscale gas vesicles (GVs) as the GFP for ultrasound provides an alternative to light for deep tissue cellular imaging. However, current ultrasound imaging methods are bound by the diffraction limit, leading to a resolution of ~100 m at an ultrasound frequency of 15 MHz. While this allows for the detection of cell populations, signals arising from individual cells cannot be isolated. With this project, my goal is to develop a new super-resolution method for cellular ultrasound imaging. The first application of this method will consist in characterizing cancer microenvironments.
The first research objective will be to develop a 3D super resolution method for cellular imaging that relies on nonlinear ultrasound imaging of engineered cells expressing GVs. To put this research effort in context, the grand challenge for super-resolution cellular ultrasound imaging would be to reach a resolution of 10 m which is the characteristic length of a single cell. The second research objective will consist in applying this imaging method to preclinical cancer research. The development of super resolution cellular imaging would provide a new tool for drug screening and treatment monitoring. To do so my project will be conducted on multi-cellular tumorous spheroid models.
The output of this project will be an new ultrasound imaging method for oncology and basic biology research. The successful completion of this project will equip biomedical researchers around the world with a tool to inspect cellular functions deep into opaque tissue.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contributo netto dell'UE
€ 217 076,16
Costo totale
Nessun dato