Absorbing-molecule-induced optical clearing enhances Cerenkov luminescence imaging of radiopharmaceutical distribution.

چکیده اصلی

Cerenkov luminescence imaging (CLI) enables noninvasive and real-time tracking of the in vivo distribution of radiopharmaceuticals by detecting Cerenkov optical signals generated during radionuclide decay. However, biological tissues exhibit strong scattering and absorption in the visible spectrum, which not only markedly attenuate Cerenkov signals but also cause discrepancies between the detected optical signals and the actual in vivo distribution of radiopharmaceuticals, thereby limiting the imaging accuracy of CLI. Here, we demonstrate that skin optical clearing alleviates this limitation and enhances the spatial fidelity of CLI images. An absorbing-molecule-based optical clearing treatment markedly decreased the tissue reduced scattering coefficient, increasing visible light transmittance through mouse skin by more than 50-fold (from 0.47% to 24.55%) while reducing skin reflectance by approximately 68.8%. Using 68Ga as the radiotracer, the agreement between CLI and positron emission tomography (PET) was substantially improved, with the Pearson correlation coefficient increasing from 0.55 to 0.78 and the Spearman correlation coefficient from 0.63 to 0.82. After a 15-day recovery period following optical clearing treatment, the treated mouse showed hair regrowth and signs of skin recovery. These results support the potential of optical clearing as a simple and effective strategy for improving the spatial correspondence of CLI with radiopharmaceutical distribution.

ترجمه فارسی چکیده

تصویربرداری نورسنجی چرنکوف (CLI) امکان ردیابی غیرتهاجمی و لحظه‌ای توزیع درون‌زندگی رادیوفرماکولوژیک‌ها را از طریق تشخیص سیگنال‌های نوری چرنکوف حاصل از پایداری رادیونوکلئید فراهم می‌کند. با این حال، بافت‌های زیستی در طیف مرئی پراکندگی و جذب قوی نشان می‌دهند که این امر علاوه بر تضعیف چشمگیر سیگنال‌های چرنکوف، باعث اختلاف بین سیگنال‌های نوری تشخیص داده شده و توزیع واقعی رادیوفرماکولوژیک‌ها درون‌زندگی می‌شود که محدودیت دقت تصویربرداری CLI را ایجاد می‌کند. در اینجا، ما نشان می‌دهیم که شفاف‌سازی نوری پوست این محدودیت را تسکین می‌دهد و وفاداری مکانی تصاویر CLI را افزایش می‌دهد. یک درمان شفاف‌سازی نوری مبتنی بر مولکول جذب‌کننده به طور چشمگیری ضریب پراکندگی کاهش‌یافته پوست را کاهش داد، عبور نور مرئی از طریق پوست موش را بیش از ۵۰ برابر (از ۰.۴۷٪ به ۲۴.۵۵٪) افزایش داد در حالی که بازتاب پوست را حدود ۶۸.۸٪ کاهش داد. با استفاده از ۶۸Ga به عنوان رادیوتریکر، توافق بین CLI و تصویربرداری توموگرافی پوزیترونی (PET) به طور قابل توجهی بهبود یافت، با ضریب همبستگی پیرسون که از ۰.۵۵ به ۰.۷۸ و ضریب همبستگی اسپیرمن از ۰.۶۳ به ۰.۸۲ افزایش یافت. پس از یک دوره بازگشت ۱۵ روزه پس از درمان شفاف‌سازی نوری، موش درمان‌شده علائم رشد مجدد مو و بهبود پوست را نشان داد. این نتایج پتانسیل شفاف‌سازی نوری به عنوان یک استراتژی ساده و مؤثر برای بهبود همبستگی مکانی CLI با توزیع رادیوفرماکولوژیک‌ها را پشتیبانی می‌کنند.

متن کامل اصلی