Метод на основе ИИ экспоненциально увеличивает количество визуализируемых в тканях белков

Технология CombPlex, разработанная в Институте Вейцмана и описанная в Nature Biotechnology, позволяет одновременно визуализировать и количественно определять в образце ткани гораздо больше белков, чем когда-либо прежде, с помощью ИИ.

Важность одновременного измерения белков

Понимание состава тканей и взаимодействия клеток, особенно при заболеваниях вроде рака, требует измерения множества белков одновременно. Это определяет эффективность терапии и прогноз для пациента.

Ограничения традиционных методов

Обычные методы флуоресцентной микроскопии позволяют одновременно видеть только 3-4 белка из-за наложения сигналов. Циклическая визуализация (cyclic fluorescence) увеличивает это число, но она трудоёмка и ограничена несколькими десятками белков.

Комбинаторный подход и роль ИИ

CombPlex использует комбинаторный подход: каждый белок помечается уникальной комбинацией из нескольких флуоресцентных меток, создавая своего рода штрихкод.

• n меток могут в теории закодировать 2ⁿ-1 белков (например, 5 меток — 31 белок, 10 меток — 1023 белка).
• Проблема наложения таких "штрихкодов" решается с помощью глубокой нейронной сети. ИИ обучался на смоделированных данных, собранных из изображений отдельных белков, и научился "распутывать" сложные комбинированные изображения, выделяя сигналы отдельных белков.

Результаты и перспективы

• В исследовании удалось одновременно измерить 22 белка, используя штрихкоды из 5 разных меток.
• Метод совместим с обычными флуоресцентными микроскопами, широко используемыми в науке и клиниках.
• Он предоставляет полную картину ткани за 1-2 дня, тогда как традиционные подходы занимают недели.

Цель технологии — в будущем заменить обычные патологоанатомические методы, обеспечивая более полный и точный анализ тканей для принятия клинических решений.