Исследователи разработали программу Cellpose+, которая за минуты анализирует снимки клеток, определяя их форму, размер и другие ключевые параметры. Это ускоряет создание биосовместимых имплантов и заживляющих материалов в разы.
Ученые ИТМО разработали программу, которая автоматически анализирует клеточную структуру веществ на снимках. Программа определяет контуры клеток и их ядер, выявляя закономерности в форме, площади, расположении и других характеристиках. Эти данные ускоряют создание материалов для регенеративной медицины, таких как импланты и заживляющие пластыри.
Для разработки медицинских материалов важно понимать, как их структура взаимодействует с клетками организма. Традиционно ученые вручную или с помощью ПО анализируют снимки клеток, культивированных на образцах вещества. Например, они выделяют контуры клеток и ядер, как в раскрасках по номерам, чтобы затем изучить их форму, размер и другие параметры. Однако обработка сотен снимков вручную занимает дни.
Существующие инструменты, такие как фреймворк Cellpose, автоматизируют сегментацию клеток, но статистические данные все равно собираются вручную. Ученые ИТМО усовершенствовали этот процесс, создав программу Cellpose+, которая не только сегментирует клетки, но и автоматически анализирует их характеристики: количество, плотность, площадь, форму, положение ядра, симметрию и уровень энтропии Вороного (показатель упорядоченности клеток). Теперь весь анализ занимает минуты вместо дней, что ускоряет разработку новых медицинских материалов.
«Сначала со снимками работает нейросеть. Она натренирована на сегментацию клеток на собранной в Cellpose библиотеке изображений. После с обработанными снимками работает уже наша программа. С помощью алгоритмов выделения признаков и анализа собираются и классифицируются данные. Затем результаты загружаются в отдельные файлы в соответствии с указанными характеристиками клеток, с которыми уже может работать ученый».
Павел Зун, руководитель исследовательского проекта, доцент научно-образовательного центра инфохимии ИТМО
В перспективе Cellpose+ можно использовать и для решения других задач, связанных с анализом изображений микроскопии. Например, для отслеживания результатов действия терапии на клетки раковой опухоли, создания новых лекарств, поиска аномальных клеток в анализах или изучения особенностей процесса деления определенного типа клеток.