Четкий взгляд на развитие стволовых клеток
Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) и Центра Гельмгольца в Мюнхене разработали программное обеспечение, которое корректирует изображения, делая видимыми ранее скрытые этапы развития клеток.
При развитии стволовых клеток в специализированные ключевую роль играют регуляторные белки — факторы транскрипции. Их можно наблюдать с помощью флуоресцентной метки в ходе time-lapse микроскопии. Однако данные часто искажены неравномерной яркостью и изменяющимся фоном, что затрудняет обнаружение этих белков.
Существующие алгоритмы для фильтрации артефактов требуют специально подготовленных референсных изображений, большого количества снимков или сложной ручной настройки. Кроме того, они не корректируют изменения фона во времени.
Алгоритм устраняет изменения фона
Новый алгоритм "BaSiC", совместимый со многими форматами биоизображений, исправляет эти артефакты, используя всего несколько изображений на набор данных. В отличие от других программ, он способен корректировать изменения фона в time-lapse видео, что делает его ценным инструментом для исследователей стволовых клеток.
Выявление значимых деталей
Эффективность программы продемонстрирована на примере видео с кроветворными стволовыми клетками, наблюдавшимися в течение шести дней. В определенный момент недифференцированные клетки-предшественники выбирают один из двух путей развития.
В изображениях, скорректированных с помощью BaSiC, исследователи смогли выявить существенное увеличение интенсивности специфического фактора транскрипции в одной из двух клеточных линий, в то время как количество этого белка в другой линии оставалось неизменным. Без коррекции изображений различие не было различимо.
"Используя BaSiC, мы смогли сделать видимыми важные факторы принятия решений, которые в противном случае были бы заглушены шумом", — говорит Нассир Наваб.
Долгосрочная цель этой работы — научиться целенаправленно влиять на развитие стволовых клеток, например, для выращивания новых клеток сердечной мышцы для пациентов после инфаркта. Новые возможности наблюдения приближают к этой цели.