Умная микроскопия определяет, где сделать снимок

Исследователи из Лундского университета (Швеция) разработали программное решение для интеллектуальной, управляемой данными микроскопии. Оно позволяет точно определить, куда направить микроскоп, чтобы запечатлеть конкретный биологический процесс, например, момент заражения клетки бактерией или вирусом. Исследование опубликовано в Cell Reports Methods.

Как работает метод

Основная проблема при съемке живых биологических образцов — сложность предсказания, где произойдет интересующее взаимодействие. Новый метод решает её следующим образом:

1. Сначала выполняется быстрое сканирование образца с низким разрешением. Это даёт набор данных и общий обзор.
2. Специальные алгоритмы анализируют эти данные и вычисляют точные координаты, куда следует навести моторный микроскоп для детальной съёмки в высоком разрешении.

«Алгоритмы, которые мы разработали, рассчитывают, куда именно должен увеличить масштаб моторизованный микроскоп, чтобы запечатлеть то, что нас интересует, — или даже что-то неожиданное в изучаемом образце», — объясняет Понтус Норденфельт, исследователь в области инфекционной медицины.

Области применения

Метод представляет собой программное обновление для обычного микроскопа и имеет широкий спектр применений:

• Исследование миграции клеток (например, раковых). Низкоразрешенное сканирование быстро находит движущиеся клетки, после чего алгоритм направляет микроскоп для записи высококачественного видео именно этих клеток.
• Иммунология. Метод позволяет автоматически находить клетки или микроорганизмы (бактерии, грибы), ведущие себя нетипично, и наводить на них микроскоп для детальной съёмки. Это помогает анализировать образцы пациентов, находить аномалии или эффективные методы лечения. Ранняя версия метода уже использовалась для поиска нейтрализующих антител против SARS-CoV-2.

Преимущества технологии

• Экономия времени: процесс, который раньше мог занимать месяцы проб и ошибок, ускоряется.
• Повторяемость и точность: метод позволяет захватывать нужные события воспроизводимым образом и минимизирует человеческий фактор при сборе данных.
• Универсальность: можно снимать один и тот же отдельный клеточный образец с помощью разных типов микроскопов.

«Обычно именно человек решает, какое взаимодействие следует запечатлеть и какие данные достаточно хороши. Однако на самом деле мы не так уж хороши в этом. С умной микроскопией вы можете на основе данных точно определить, что хотите собрать, тем самым устранив возможность человеческой ошибки в самом процессе сбора», — говорит Оскар Андре, докторант и первый автор статьи.

Исследователи уже протестировали метод на различных сценариях и основали компанию Cytely (.io) для дальнейшего развития технологии и обеспечения доступа к ней более широкого круга учёных.