Можно ли точно знать, куда направить микроскоп, чтобы поймать точный момент, когда бактерия или вирус заражают клетку? Для получения микроскопических изображений живого биологического материала с высоким разрешением необходимо точно знать, куда направить микроскоп. Исследователи из Лундского университета в Швеции разработали программное решение для интеллектуальной микроскопии на основе данных, которое делает это возможным. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports Methods.
Сложность при создании изображений живого биологического материала, такого как клетки, заключается в том, чтобы знать, как настроить микроскоп , чтобы зафиксировать конкретное взаимодействие, которое вас интересует, например, момент заражения. Трудно понять, находитесь ли вы в нужном месте, и для достижения успеха часто требуется много попыток, на которые могут уйти месяцы. Исследователи Лундского университета решили найти решение, которое они назвали умной микроскопией.
«Во-первых, проводится грубое сканирование образца с низким разрешением, которое мы хотим сфотографировать, что дает точки данных об образце и краткий обзор. Разработанные нами алгоритмы затем точно рассчитывают, где моторизованный микроскоп должен увеличить масштаб, чтобы запечатлеть то, что мы хотим». интересует — или что-то, что вы, возможно, не ожидали увидеть в изучаемом образце», — говорит Понтус Норденфельт, исследователь в области инфекционной медицины в Лундском университете.
Этот метод включает в себя обновление программного обеспечения обычного микроскопа и имеет множество применений. Одна из областей, в которой исследователи считают, что решение будет иметь значение, — это те, кто изучает миграцию клеток , например, то, как раковые клетки перемещаются по телу. Изображение с низким разрешением быстро фиксирует точки данных о движущихся раковых клетках. Затем эта информация используется для расчета координат того места, где микроскоп должен снимать в высоком разрешении. В результате получается пленка с высоким разрешением клеток, которые представляют наибольший интерес для изучения, например, в исследованиях рака.
Еще одной весьма актуальной областью, в которой может быть использован метод, являются исследования иммунной системы. Здесь можно найти либо клетки, либо микробы (например, бактерии, грибки или другие микроорганизмы), которые ведут себя по-разному, и автоматически направить микроскоп на их съемку в высоком разрешении. Затем исследователи могут анализировать образцы пациентов и находить аномалии или находить эффективные методы лечения. Например, ранний вариант метода использовался для поиска нейтрализующих антител против SARS-CoV-2.
Исследователи предполагают, что, помимо экономии времени, этот метод также означает, что нужные вещи фиксируются таким образом, чтобы их можно было воспроизвести. Этот метод можно использовать для захвата изображения одной и той же отдельной клетки в образце, но с помощью различных видов микроскопа.
«Обычно именно люди решают, какое взаимодействие следует зафиксировать и какие данные являются достаточно надежными. Дело в том, однако, что мы не так хороши в этом. С помощью интеллектуальной микроскопии вы можете извлечь из данных именно то, что вы хотите собрать, тем самым устранив возможность человеческой ошибки в самом процессе сбора», — говорит Оскар Андре, докторант Лундского университета и первый автор статьи.
Исследователи проверили свой метод на различных сценариях и теперь основали компанию Cytely (.io), чтобы дальше развивать концепцию и предоставить большему количеству людей доступ к технологии.
