約翰霍普金斯大學醫學院的研究人員開發並測試了一種新的成像方法”VascuViz”，這將加速實驗室中基於成像的研究，允許研究人員在不同的空間尺度上捕捉血管的圖像。該方法在小鼠組織中進行了測試，包括一種快速凝固的聚合物混合物來填充血管，並使它們在多種成像技術中可見。
研究人員說，這種方法使研究人員能夠將組織的血管結構可視化，結合詳細的數學模型或其他組織元素的補充圖像，可以澄清血流在健康和疾病中的複雜作用。他們說，血管的綜合圖像不僅應該加強對涉及血流異常的疾病的生物學研究，如癌症和中風，而且還能促進我們對整個身體的組織結構和功能的理解。
VascuViz血管成像結果的視覺演示
該報告於2022年2月10日發表在《自然方法》上。
約翰霍普金斯大學醫學院放射學、生物醫學和電氣工程教授、西德尼-金梅爾綜合癌症成員Arvind Pathak博士說：”通常，如果你想收集某個組織的血管數據，並將其與周圍的所有環境（如結構和生長在那裡的細胞類型）結合起來，你必須多次重新標記該組織，獲取多個圖像並將互補的信息拼湊起來。這可能是一個昂貴和耗時的過程，有可能破壞組織的結構，排除了我們以新的方式使用綜合信息的能力。”
研究人員使用許多不同的成像方法，如MRI、CT和顯微鏡來研究實驗室中血管的作用。這些圖像對於了解組織如何發展疾病或對治療作出反應的動態很有用。然而，整合這些圖像中的數據仍然是一個挑戰，因為用於使血管在一種成像方法中可見的藥劑可以使它在其他工具中不可見。這限制了研究人員從單個樣本中收集的數據量。
VascuViz克服了這個問題，它使最大的動脈到最小的微血管的結構在各種成像工具上可見，這使研究人員能夠以更少的時間和精力對血管和相關組織成分進行多層次的了解。
VascuViz的開發對於創建複雜生物系統（如循環系統）如何工作的計算機可視化特別有用，是不斷增長的”基於圖像”的血管系統生物學領域的一個標誌。
約翰霍普金斯大學醫學院放射學和放射科學系Pathak實驗室的博士后研究員Akanksha Bhargava說：”現在，我們不再使用近似值，而是可以更精確地估計實際血管中的血流等特徵，並將其與細胞密度等補充信息相結合。為了做到這一點，基於VascuViz的測量結果被輸入到計算機模擬的血流中，比如Bhargava研究的癌症模型。”
為了創建VascuViz，Bhargava測試了現有成像劑的幾種組合以及它們對不同成像方法的適用性。經過多次反覆，她發現一種名為BriteVu的CT造影劑和一種名為Galbumin-Rhodamine的熒光標記MRI造影劑可以結合起來，創造出一種化合物，在用MRI、CT和光學成像技術成像時，可以同時看到宏觀和微觀血管，而不會產生干擾。
隨着該化合物在試管中發揮作用，研究人員隨後在各種小鼠組織中進行測試，將其灌注到乳腺癌模型的血管系統、腿部肌肉、大腦和腎臟組織中。然後，用核磁共振、CT和光學顯微鏡獲得的組織圖像被結合起來，創造出令人驚嘆的血管和構成這些疾病模型和器官系統的相關組件的三維可視化。
由於VascuViz的可負擔性和商業上可用的組件，Pathak和他的團隊希望它被科學家們在全球範圍內採用，以幫助揭示涉及血管的不同疾病的新情況。