This grant received the 2nd overall score in the Medicine category, in 2020, from UEFISCDI, Romania. Funding is provided from February 2021 - January 2024.
ABSTRACT: Optical microscopy is one of the most important imaging methods employed in medicine and biology, being required in diagnostic pathology and for many research endeavors. Since optical microscopy is limited to ~250 in resolution by diffraction, it is imperative that additional imaging technologies are developed. Super-resolution microscopy and electron microscopy has enabled structures smaller than 250 nm to be visualized and investigated. However, such techniques are expensive, require specialized equipment, complex training, have slow speed and require custom labels and staining. By physically expanding fixed specimens (~100 times in volume) in an isotropic manner, Expansion Pathology (ExPath) and its rapid variant (rExPath) enable ~70 nm resolution imaging of diverse biomolecules in intact tissues using conventional optical microscopes. In this proposal, after developing several custom Tissue MicroArray formalin-fixed paraffin embedded blocks of human tissues (Objective 1), we will optimize and compare conventional ExPath and rapid ExPath methods for investigation of normal, benign, pre-malignant and malignant human tissues (Objective 2), followed by the development and optimization of a deep learning-based strategy for quantitative investigation and comparison of ExPath and rExPath-obtained images (Objective 3). We expect our method to have far-reaching applications in cancer biology and in prevention, diagnostic pathology, risk prediction and cancer treatment.
ABSTRACT (Ro): Microscopia optică este una dintre cele mai importante metode imagistice utilizate în medicină și biologie, fiind necesară în diagnosticul histologic și pentru cercetare. Deoarece microscopia optică este limitată la o rezoluție de ~ 250nm datorita limitei de difracție, este necesară dezvoltarea de tehnologii imagistice suplimentare. Microscopia de super-rezoluție și microscopia electronică au permis vizualizarea și investigarea structurilor mai mici de 250nm. Cu toate acestea, astfel de tehnici sunt costisitoare, necesită echipament specializat, instruire complexa, au viteză lentă și necesită colorare personalizata.Prin expansiunea fizică a probelor de țesut fixate (~ 100 de ori în volum) într-o manieră izotropă, Expansion Pathology (ExPath) și varianta sa rapidă (rExPath) permit vizualizarea cu o rezoluție de ~ 70nm a biomoleculelor diverse în țesuturile intacte folosind microscopia optica convenționala. În această propunere, după dezvoltarea mai multor blocuri de tipul Tissue MicroArray de țesuturi umane fixate(Obiectivul 1), vom optimiza și compara metodele ExPath convențională și rapida pentru investigarea țesuturilor umane normale, benigne, pre-maligne și maligne (Obiectivul 2), urmat de dezvoltarea și optimizarea unei strategii de deep-learning pentru investigarea cantitativă și compararea imaginilor obținute prin ExPath și rExPath (Obiectivul 3). Ne așteptăm ca metoda noastră să aibă aplicații de anvergură în biologia cancerului și în patologie.
PUBLISHED ARTICLES (2023)
1. Fortner A, Chera A, Tanca A, Bucur O. Apoptosis regulation by the tyrosine-protein kinase CSK. Front Cell Dev Biol. 2022 Dec 12;10:1078180. doi: 10.3389/fcell.2022.1078180. PMID: 36578781; PMCID: PMC9792154 (impact factor 5.5).
2. Stilpeanu RI, Stercu AM, Stancu AL, Tanca A, Bucur O. Monkeypox: a global health emergency. Front Microbiol. 2023 Apr 26;14:1094794. doi: 10.3389/fmicb.2023.1094794. PMID: 37180247; PMCID: PMC10169603 (impact factor 5.2).
3. Xu Y, Zheng H, Nilcham P, Bucur O, Vogt F, Slabu I, Liehn EA, Rusu M. Vitamin C Regulates the Profibrotic Activity of Fibroblasts in In Vitro Replica Settings of Myocardial Infarction. Int J Mol Sci. 2023 May 6;24(9):8379. doi: 10.3390/ijms24098379. PMID: 37176085; PMCID: PMC10179686 (impact factor 5.6).
4. Pistritu DV, Vasiliniuc AC, Vasiliu A, Visinescu EF, Visoiu IE, Vizdei S, Martínez Anghel P, Tanca A, Bucur O, Liehn EA. Phospholipids, the Masters in the Shadows during Healing after Acute Myocardial Infarction. Int J Mol Sci. 2023 May 6;24(9):8360. doi: 10.3390/ijms24098360. PMID: 37176067; PMCID: PMC10178977 (impact factor 5.6).
PUBLISHED ARTICOLES (2022)
1. Dindere ME, Tanca A, Rusu M, Liehn EA, Bucur O. Intraoperative Tumor Detection Using Pafolacianine. Int J Mol Sci. 2022 Oct 25;23(21):12842. doi: 10.3390/ijms232112842. PMID: 36361630; PMCID: PMC9658182 (IF 6.21).
2. Chera A, Stancu AL, Bucur O. Thyroid-related adverse events induced by immune checkpoint inhibitors. Front Endocrinol (Lausanne). 2022 Sep 20;13:1010279. doi: 10.3389/fendo.2022.1010279. PMID: 36204105; PMCID: PMC9530140 (IF 6.06)
3. Mircea AA, Rusu M, Liehn EA, Bucur O. Promising Therapies for Atrial Fibrillation and Ventricular Tachycardia. Int J Mol Sci. 2022 Oct 20;23(20):12612. doi: 10.3390/ijms232012612. PMID: 36293490; PMCID: PMC9604396 (IF 6.21).
4. Fortner A, Bucur O. mRNA-based vaccine technology for HIV. Discoveries (Craiova). 2022 Jun 30;10(2):e150. doi: 10.15190/d.2022.9. PMID: 36438441; PMCID: PMC9683993.
5. Chera A, Tanca A. Remdesivir: the first FDA-approved anti-COVID-19 Treatment for Young Children. Discoveries (Craiova). 2022 Jun 30;10(2):e151. doi: 10.15190/d.2022.10. PMID: 36156901; PMCID: PMC9491826.
6. Schumacher D, Curaj A, Staudt M, Simsekyilmaz S, Kanzler I, Boor P, Klinkhammer BM, Li X, Bucur O, Kaabi A et al. Endogenous Modulation of Extracellular Matrix Collagen during Scar Formation after Myocardial Infarction. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 14571. https://doi.org/10.3390/ijms232314571 (IF 6.21).
7. Fortner A, Chera A, Tanca A, Bucur O, Apoptosis regulation by the tyrosine-protein kinase CSK. Frontiers in Cellular and Developmental Biology, accepted (IF 6.08)8. Stilpeanu RI, Stercu AM, Stancu AL, Tanca A, Bucur O. Monkeypox, A Global Health Emergency. Frontiers in Microgiology, under peer-review (IF 6.06)
PRESENTATIONS (2023)
1. Special Events Series, BIDMC, Harvard Medical School, 23 ianuarie 2023
2. SMART Diaspora 2023, 10-13 aprilie 2023
3. Al 7-lea Simpozion de Oncologie Translațională Personalizată pentru Combaterea Cancerului. 20-22 aprilie 2023
4. Pharma Summit 2023, Frankfurt, Germany, 24-26 aprilie 2023 (Keynote Speaker)
5. Drug Discovery Strategic Summit, Boston, MA, USA, 03-04 mai 2023 (Keynote Speaker)
6. SCOPE-SCORE (SSMB, Bucharest)– Research Week, 10 mai 2023
7. Borderless Biomedical Meeting, 2nd Edition, May 25-26, 2023, Octavian Bucur, prezentare “Expansion Pathology” (Kynote Speaker)
8. Borderless Biomedical Meeting, 2nd Edition, May 25-26, 2023, Octavian Bucur, prezentare “Development of the National Network of Genomic Medicine” (Kynote Speaker)
8. International Scientific Conference on the “Applications of Chemistry in Nanosciences and Biomaterials Engineering”, NanoBioMat 2023 – Summer Edition, 28-30 iunie 2023 (Plenary Lecture)
9 Global Tech Summit, 03-04 iulie 2023, Paris, France (Keynote Lecture)
10. Multimodal High-Resolution Imaging Event, BIDMC and Harvard Medical School, Boston, MA, 7 septembrie 2023
11. PCM 2023, Lisbon, Portugal, 21-23 septembrie 2023 (Plenary Speaker)
12. Bridging the Gap: Research and Innovation in Internal Medicine, 21 septembrie 2023, București, Romania
13. Congresul de Genetică Medicală, Timișoara, Romania,28-30 septembrie 2023
14. 10th 1+ Million Genomes Meeting, Barcelona, 14-15 noiembrie 2023, Barcelona, Spain
16. Congresul Anual al Societății Naționale de Cardiologie, Sinaia Romania, 20-24 septembrie 2023 (Victor Ungureanu et al., poster)
17. Congresul Anual al Societății Naționale de Cardiologie, Sinaia Romania, 20-24 septembrie 2023 (Dan Pistrituet al., prezentare orala)
PRESENTATIONS (2022)
1. Octavian Bucur: Career opportunities and medical innovations, Health Innovation Initiative, Bucuresti, 4 martie 2022
2. Octavian Bucur: Domeniul cardiovascular și al patologiei expansionale. Inovație și cercetare în medicină, SCOME Medical Education Week, Bucuresti, 15 mai 2022
3. Octavian Bucur: Expansion Pathology in Chronic Diseases - STOP Cancer 2022, Bucuresti, 22 septembrie 2022
4. (Keynote Speaker) Octavian Bucur: Tissue expansion and machine learning in diagnostic pathology and therapeutic outcome prediction, 10th Drug Discovery Strategic Summit, San Francisco, USA
5. (Keynote Speaker & Session Chair) Octavian Bucur: Expansion Pathology, International Pathology Conference of the Victor Babes Institute, Bucuresti, 17 noiembrie 2022
6. (Premiat cu Locul 1) Victor G. Ungureanu, Antoeanela Tanca, Daniel Anghel, Elisa A. Liehn, Octavian Bucur: 3D Reconstruction of Tissues from Serial 2D Histology Slides, Congresul Universitatii de Medicina si Farmacie "Carol Davila", Bucuresti, 11 noiembrie 2022
7. Victor G. Ungureanu, Antoeanela Tanca, Daniel Anghel, Elisa A. Liehn, Octavian Bucur: Multimodal Micro-CT Imaging for 3D Pathology, International Pathology Conference of the Victor Babes Institute, Bucuresti, 19 noiembrie 2022
8. Victor G. Ungureanu, Antoeanela Tanca, Daniel Anghel, Elisa A. Liehn, Octavian Bucur: Three-dimensional Pathology Using A Multimodal Micro-CT Imaging Strategy, International Medical Students' Congress of Bucharest, 23 noiembrie 2022