Wawasan baru tentang jaringan paru-paru pada penyakit COVID-19 – Sains Terkini

Fisikawan di University of Göttingen, bersama dengan ahli patologi dan spesialis paru-paru di Medical University of Hannover, telah mengembangkan teknik pencitraan tiga dimensi yang memungkinkan resolusi tinggi dan representasi tiga dimensi dari jaringan paru-paru yang rusak setelah Covid-19 parah. Dengan menggunakan teknik mikroskop sinar-X khusus, mereka mampu menggambarkan perubahan yang disebabkan oleh virus corona pada struktur alveoli (kantung udara kecil di paru-paru) dan pembuluh darah. Hasil penelitian dipublikasikan di jurnal penelitian eLife.


Pada penyakit Covid-19 yang parah, para peneliti mengamati perubahan signifikan pada pembuluh darah, peradangan, penggumpalan darah dan "membran hialin", yang terdiri dari protein dan sel-sel mati yang tersimpan di dinding alveolar, yang membuat pertukaran gas menjadi sulit atau tidak mungkin. Dengan pendekatan pencitraan baru, perubahan ini dapat divisualisasikan untuk pertama kalinya dalam volume jaringan yang lebih besar, tanpa memotong dan menodai atau merusak jaringan seperti pada histologi konvensional. Ini sangat cocok untuk melacak pembuluh darah kecil dan cabangnya dalam tiga dimensi, melokalisasi sel-sel sistem kekebalan yang direkrut ke tempat peradangan, dan mengukur ketebalan dinding alveolar. Karena rekonstruksi tiga dimensi, data juga dapat digunakan untuk mensimulasikan pertukaran gas.

"Dengan menggunakan zoom tomografi, area besar jaringan paru-paru yang tertanam dalam lilin dapat dipindai sehingga memungkinkan pemeriksaan terperinci untuk menemukan area yang sangat menarik di sekitar peradangan, pembuluh darah atau saluran bronkial," kata penulis utama Profesor Tim Salditt dari Institut Fisika sinar-X di Universitas Göttingen. Karena sinar-X menembus jauh ke dalam jaringan, ini memungkinkan para ilmuwan untuk memahami hubungan antara struktur jaringan mikroskopis dan arsitektur fungsional organ yang lebih besar. Ini penting, misalnya, untuk memvisualisasikan pohon pembuluh darah hingga ke kapiler terkecil.

Para penulis memperkirakan bahwa teknik sinar-X baru ini akan menjadi perluasan ke histologi dan histopatologi tradisional, bidang studi yang kembali ke abad ke-19 ketika mikroskop optik baru saja tersedia dan ahli patologi dapat mengungkap asal mula mikroskopis dari banyak penyakit. Bahkan saat ini, ahli patologi masih mengikuti langkah-langkah dasar yang sama untuk menyiapkan dan menyelidiki jaringan: fiksasi kimiawi, pemotongan, pewarnaan, dan mikroskop. Pendekatan tradisional ini, bagaimanapun, tidak cukup jika gambar tiga dimensi diperlukan atau jika volume besar harus disaring, didigitalkan atau dianalisis dengan program komputer.

Pencitraan tiga dimensi terkenal dari tomografi komputerisasi medis (CT). Namun, resolusi dan kontras dari teknik konvensional ini tidak cukup untuk mendeteksi struktur jaringan dengan resolusi seluler atau sub-seluler. Oleh karena itu, penulis menggunakan "kontras fase", yang memanfaatkan kecepatan propagasi sinar-X yang berbeda dalam jaringan untuk menghasilkan pola intensitas pada detektor. Salditt dan kelompok penelitiannya di Institute for X-ray Physics mengembangkan optik iluminasi khusus dan algoritme untuk merekonstruksi gambar tajam dari pola-pola ini, sebuah pendekatan yang kini telah mereka adaptasi untuk mempelajari jaringan paru-paru yang terpengaruh oleh perkembangan parah Covid-19. Tim Göttingen dapat merekam jaringan paru-paru pada ukuran dan resolusi yang dapat diskalakan, menghasilkan ikhtisar yang lebih besar dan rekonstruksi jarak dekat. Bergantung pada pengaturan, metode mereka bahkan dapat menghasilkan detail struktural di bawah resolusi mikroskop cahaya konvensional. Untuk mencapai hal ini, para peneliti menggunakan radiasi sinar-X yang sangat kuat yang dihasilkan di cincin penyimpanan PETRAIII dari German Electron Synchrotron (DESY) di Hamburg.


Seperti kasus ketika mikroskop modern ditemukan 150 tahun yang lalu, kemajuan yang signifikan telah dihasilkan dari kolaborasi antara fisikawan dan peneliti medis. Tim peneliti interdisipliner berharap metode baru ini akan mendukung pengembangan metode pengobatan, obat-obatan untuk mencegah atau meringankan kerusakan paru-paru parah pada Covid-19, atau untuk mendorong regenerasi dan pemulihan. "Hanya jika kita dapat dengan jelas melihat dan memahami apa yang sebenarnya terjadi, kita dapat mengembangkan intervensi dan obat-obatan yang ditargetkan," tambah Danny Jonigk (Medical University Hannover), yang memimpin bagian medis dari studi interdisipliner.

Referensi:

Bahan disediakan oleh Universitas Göttingen. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.