Исследователи из России разработали программу, которая позволяет в автоматическом режиме анализировать клеточную структуру веществ прямо на их снимках и выявлять закономерности в особенностях их формы, площади, расположении и других характеристиках. Разработка ускорит моделирование материалов для регенеративной медицины, сообщила пресс-служба Университета ИТМО (Санкт-Петербург).
"Раньше для сбора статистических данных приходилось выгружать снимки и обрабатывать в другой программе или вручную. Теперь обе эти функции соединены в одном инструменте. Сначала со снимками работает нейросеть, натренированная на сегментацию клеток, а после этого с обработанными снимками работает уже наша программа", - пояснил доцент Научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Павел Зун, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, для корректного выращивания культур клеток, а также создания различных имплантатов или заживляющих пластырей, необходимо понимать то, как с подобными структурами будут взаимодействовать клетки тела или как будут расти культуры клеток, используемые для производства этих биоматериалов. Для получения подобных сведений ученые периодически получают при помощи микроскопа снимки подобных культур и анализируют их.
В прошлом, работа такого рода проводилась полностью вручную, однако в 2020 году исследователи из США создали нейросеть Cellpose, позволяющую автоматическим образом определять границы клеток на снимках. Ее разработка значительно ускорила исследования, однако при этом другие важные научные данные, в том числе статистические данные о характеристиках клеток, ученые были вынуждены определять вручную.
Ученые ИТМО разработали и опубликовали в открытом доступе ИИ-инструмент, который позволяет автоматизировать и этот этап работы с изображениями клеток. Созданный ими алгоритм в автоматическом режиме собирает данные об устройстве и облике клеток со снимков всего за несколько минут и предоставляет исследователям информацию о числе клеток, их плотности, площади, форме, расположении ядра, соотношении размера клетки и ядра, симметричности расположения и уровне упорядоченности.
Сейчас ученые используют разработанный ими программный пакет для изучения взаимодействий между биоразлагаемыми полимерами из класса полигидроксиалканоатов и культурами клеток. Эти опыты и расчеты, как надеются исследователи, помогут им определить, какие полимеры наиболее пригодны для выживания и дальнейшего деления определенного типа клеток. Это позволит подобрать оптимальный материал для производства биоразлагаемых имплантатов или систем адресной доставки лекарств, подытожили авторы алгоритма.