Projektbeschreibung
Nichtinvasive Krebsdiagnostik mit In-vivo-„Mikroskopie“ anstelle von Biopsien
Nichtinvasive, am lebenden Organismus durchgeführte Bildgebungsverfahren haben unsere Möglichkeiten revolutioniert, sowohl für die Forschung als auch im klinischen Bereich an wichtige Daten zu gelangen. Wir können nicht nur Anatomie und Physiologie an wachen und sich normal verhaltenden Personen untersuchen, sondern dies auch noch realisieren, ohne sie der Belastung, dem Unbehagen und den möglichen Komplikationen invasiver Verfahren auszusetzen. Geht es jedoch um die Diagnose von Krebs, so ist die Biopsie von entnommenem Gewebe immer noch der Goldstandard. Das EU-finanzierte Projekt GSYNCOR folgt dem Plan, hier tiefgreifende Veränderungen vorzunehmen. Das Team wird auf ein bewährtes nichtinvasives Bildgebungsverfahren, dessen Hauptnachteile die Komplexität und die Kosten sind, zurückgreifen und diese Herausforderungen angehen. Die Forschungsgruppe plant eine deutlich Verbesserung der Leistung bei gleichzeitiger Verringerung der Komplexität und Kostensenkung. Zudem soll dann kein speziell geschultes Personal mehr erforderlich sein. Eine nichtinvasive und hochpräzise Tumordiagnostik in Echtzeit könnte auf diese Weise in greifbare Nähe rücken.
Ziel
The current standard of tumour diagnostics is histopathology, where excisions are taken from the tissue of a diseased patient, followed by staining and visual inspection. The process is time-consuming, costly, with low sensitivity and specificity. The results are subjective and qualitative, heavily depending on the judgement of the doctor. Spontaneous Raman microscopy is a label-free and non-invasive imaging technique, which enables to obtain objective and quantitative information on the tissue, by measuring its detailed molecular composition. It has proven capability to discriminate between healthy and tumour tissue and to identify the type and grade of tumour. Its main drawback is the very weak Raman signal, resulting in slow acquisition speed. This means that acquisition of a complete image would take up to several hours, prohibiting real-time and in vivo imaging.
Coherent Raman scattering (CRS) generates the signal from a coherent superposition of the molecules in the tissue, illuminated by two synchronized ultrashort light pulses of different colour, thus improving by several orders of magnitude the acquisition speed. This enables real-time, in vivo imaging of the tissue allowing doctors to make informed diagnostic and/or therapeutic decisions immediately. The main hurdle of CRS microscopy, which has prevented its widespread adoption in a clinical setting, is the complexity and the high cost of the illuminating laser system, which is bulky and requires handling by specialized personnel.
GSYNCOR aims to drastically simplify the laser system used for CRS microscopy, increasing its reliability and reducing its cost by exploiting the ultrafast and broadband nonlinear optical response of graphene. This enables not only pulsed (mode-locked) operation of a laser system, but also to passively synchronize two different lasers, generating the dual-wavelength pulses required for CRS. This will enable the uptake of CRS as a disruptive biomedical imaging technology.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-POC - Proof of Concept GrantGastgebende Einrichtung
CB2 1TN Cambridge
Vereinigtes Königreich