ТАСС, 14 сентября. Ученые разработали установку, позволяющую выращивать трехмерные культуры раковых клеток пациентов и автоматически выбирать из них наиболее подходящие для проведения различных научных и медицинских исследований. Описание их работы опубликовал научный журнал Scientific Reports, кратко об этом пишет пресс-служба НИУ ВШЭ.
"Мы разработали дешевую систему на базе системы искусственного интеллекта, позволяющую в автоматическом режиме производить трехмерные культуры раковых клеток. Она состоит из обычного микроскопа, микроманипулятора, а также шприца-помпы и компьютера, которые позволяют отбирать скопления клеток определенной формы и транспортировать их между разными средами", – пишут исследователи.
По словам разработчиков, установка позволяет выращивать и отбирать так называемые сфероиды – трехмерные структуры из раковых клеток пациента, которые встроены в белковый каркас шарообразной формы. Подобные культуры опухолевых телец, предположительно, лучше всего отражают то, как они ведут себя внутри организма больного, что позволяет использовать их для оценки эффективности действия разных лекарств и изучения свойств раковых клеток.
Широкому использованию сфероидов в научной и медицинской практике пока мешает то, что раковые клетки достаточно сложно заставить расти определенным образом и всегда принимать "идеальную" сферическую форму, лучше всего подходящую для экспериментов. По этой причине, ученым и врачам пока приходится вручную отбирать выращиваемые структуры, что замедляет проведение исследований и диагностики.
Биологи под руководством Петера Хорвата из Сегедского университета (Венгрия) сделали большой шаг к решению этой проблемы. Им удалось создать автоматизированную систему, которая анализирует форму выращиваемых сфероидов и самостоятельно отбирает из них те, которые наиболее подходят под проводимые эксперименты.
Для создания этой установки ученые разработали нейросеть, способную определять форму скоплений раковых клеток по снимкам питательных сред, которые можно получить при помощи обычного оптического микроскопа. Для ее обучения исследователи подготовили набор из тысячи детальных фотографий сфероидов разной формы, каждая из которых была проанализирована одним из экспертов в области подобных культур клеток.
Работу нейросети ученые проверили на сфероидах, выращенных из трех разных линий раковых клеток. Последующие наблюдения показали, что нейросеть правильно отобрала наиболее подходящие образцы в 80% случаев. Это сопоставимо с тем, насколько удачно действуют эксперты, работающие с подобными культурами раковых клеток, однако установка российских и европейских ученых способна решать подобные задачи менее чем за минуту.
Как отмечают Хорват и его коллеги, разрабатываемые ими последующие версии этого прибора, способные работать параллельно сразу с несколькими изображениями, смогут решать эту задачу еще быстрее. Их использование на практике значительно упростит и расширит работу с трехмерными культурами раковых клеток при испытаниях лекарств и диагностике пациентов, подытожили ученые.