Дослідницька група на чолі з Міським університетом Гонконгу (CityU) розробила новий обчислювальний інструмент, який може реконструювати й візуалізувати тривимірні форми та тимчасові зміни клітин.
Інструмент, розроблений командою, називається «CShaper».
“Це потужний обчислювальний інструмент, який може систематично сегментувати й аналізувати зображення клітин на рівні конкретних представників. Це дуже важливо для вивчення поділу клітин, а також функцій клітин і генів.”
Для того, щоб створити обчислювальний пристрій, біологи вивчали, як тварини виростають з єдиної клітини, заплідненої яйцеклітини або за допомогою незліченних клітинних поділів. Зокрема, вони хотіли знати певні функції генів, наприклад, які гени беруть участь в поділі клітин при формуванні різних органів або що викликає аномальні поділи клітин через які виростають пухлини.
Для цього дослідники спочатку отримали зображення клітин їх «генеалогічне древо». Потім вони «відключають» (видаляють) ген з послідовності ДНК і порівнюють два дерева родоводів, щоб проаналізувати зміни в клітинах і зробити висновок про функції генів. Після цього експеримент повторюється, але вже з іншими генами.
У дослідженні біологи використовували ембріони Caenorhabditis elegans – це тип нематоди, який має багато спільних біологічних характеристик з людьми, тому на ньому можна вивчати процес росту пухлини у людини.
«З огляду на, що у C. elegans близько 20 000 генів, це означає, що потрібно майже 20 000 експериментів, якщо ви виберете по одному гену за раз. Це буде величезна кількість даних. Тому вкрай важливо використовувати автоматизовану систему аналізу зображень, яку ми розробили », – текст дослідження.
Зображення клітин зазвичай отримують за допомогою сканування лазерним променем. Існуючі системи аналізу зображень можуть тільки успішно виявити ядро клітини, однак зображення клітинної мембрани буде неякісним, що ускладнює реконструкцію форми клітин.
Крім того, відсутній надійний алгоритм для сегментації покадрових тривимірних зображень (тобто чотиривимірних зображень) поділ клітин. Сегментація зображення – це важливий процес в комп’ютерному зорі, який містить поділ візуального введення на сегменти для спрощення аналізу зображення. Але дослідникам доводиться витрачати сотні годин, вручну маркуючи безліч зображень клітин.
Нова розробка CShaper може виявляти клітинні мембрани, створювати форми клітин в тривимірному просторі й, що більш важливо, автоматично сегментувати зображення клітин на рівні клітин.
Натхнення: hightech.fm