Доктор Эндрю Коэн, доцент кафедры электротехники и компьютерной инженерии Инженерного колледжа, возглавляет группу исследователей, разрабатывающих программное и аппаратное обеспечение, которые позволят биологам лучше отслеживать и изучать движение и размножение клеток. Их цель — улучшить текущие визуальные данные, с которыми работают эти ученые, чтобы было легче идентифицировать изменения в клетках с течением времени — информацию, которая является ключом к изучению аномальной пролиферации клеток, вызывающей рак, а также к использованию стволовых клеток в регенеративной медицине.«Этот тип изображения так важен, потому что он позволяет нам видеть и измерять отношения между клетками и их средой», — сказал Коэн.Коэн, чей опыт включает в себя разработку операционных систем, поддерживающих компьютерные игры, разработал программу под названием LEVER — короткую для программы редактирования и проверки происхождения — которая может идентифицировать, маркировать и отслеживать живые клетки, фиксируя модели движения и деления клеток, используя последовательности микроскопических изображений. покадровые изображения.
Его работа была недавно опубликована в журнале BMC Bioinformatics.Обычно процесс отслеживания происхождения клеток с течением времени требует от биологов просмотра покадровых изображений и ручных заметок, когда клетки размножаются, создавая графическое представление деления клеток с течением времени, называемое «деревом происхождения».
На создание дерева у исследователя может уйти несколько утомительных часов. Программное обеспечение LEVER позволяет исследователю работать с компьютером, чтобы очертить клетки, закодировать их цветом и обозначить точный момент их деления. LEVER проще и точнее, чем обработка данных вручную, а также предоставляет больше данных, чем можно получить вручную.«Это как Photoshop для клеточных биологов», — сказал Коэн. «Программа очерчивает клетки и кровеносные сосуды, отслеживая их по мере того, как они делятся и перемещаются друг вокруг друга.
Это дает большой объем информации о закономерностях формы, движения и деления клеток. Совместная визуализация данных трехмерной микроскопии Результаты анализа — это ключевой шаг для измерения и окончательного понимания того, что движет этими клетками ».С помощью расширенной версии программы LEVER 3-D, которая собирает данные из многослойных микроскопических изображений, команда Коэна может создать трехмерную визуализацию клеток и анимировать их во времени, чтобы показать их умножение и движение.
Улучшенная визуализация дает исследователям уникальное представление о взаимодействии стволовых клеток с окружающей средой.Запустив программное обеспечение на компьютере с видеокартой, оптимизированной для игр, и надев набор трехмерных игровых очков, программа может направить ученых внутрь микроскопического поперечного сечения. В части лаборатории Коэна, преобразованной в кинотеатр, специальный проектор стереовидения оживляет данные трехмерного изображения. Пользователи могут вращать, увеличивать и уменьшать проецируемое изображение в истинном трехмерном изображении, предоставляя ученым точки обзора, недоступные при просмотре в микроскоп.
«LEVER 3-D удивительна, она открывает новые возможности для понимания ниши стволовых клеток», — сказала доктор Салли Темпл, клеточный биолог из Института нейронных стволовых клеток в Ренсселере, штат Нью-Йорк, которая использовала программное обеспечение Коэна на протяжении всего курса исследований. его разработка в рамках ее исследования стволовых клеток с 2005 года. Цель Коэн — сделать программное обеспечение с открытым исходным кодом и сделать его доступным для всех ученых, которые могут использовать его для своих исследований.Этот проект, который финансируется Национальным институтом старения, недавно был представлен Эриком Уэйтом, докторантом лаборатории Коэна, на симпозиуме по визуализации биологических данных в Бостоне.
Команда планирует расширить интерактивные возможности системы, чтобы повысить ее полезность в качестве инструмента для исследования.