نرم‌افزاری که نمایش همزمان تصاویر ساختار بافت را امکان‌پذیر می‌سازد

تصویربرداری از گونه‌های بافتی از حوزه‌های مهم پژوهشی است که شکاف بین علوم آزمایشگاهی پایه و علوم بالینی را پر کرده و بدین ترتیب، درک بهتری از سرطان ارائه داده و به توسعه‌ درمان‌های جدید کمک می‌کند. در حالت ایده‌آل، دانشمندان برای تحلیل کامل تصاویر به نرم‌افزاری نیاز دارند که نمایش همزمان تصاویر را امکان‌پذیر سازد. در مقاله‌ای که به تازگی در ژورنال Patterns منتشر شده است، پژوهشگران مرکز سرطان مافیت از یک نرم‌افزار متن‌باز جدید رونمایی کرده‌اند که به کاربران اجازه می‌دهد تصاویر تسهیم‌شده را به صورت همزمان نمایش دهند. طی دهه‌ اخیر، رویکردهای موجود برای مطالعه‌ سرطان پیشرفت‌های زیادی داشته‌اند که از میان آن‌ها می‌توان به تکنیک‌های جدید برای مطالعه‌ نمونه‌های ساختار بافت اشاره کرد.

به عنوان مثال، ماشین‌ها را اکنون می‌توان به نحوی برنامه‌نویسی کرد که صدها اسلاید (از نمونه‌های بافتی) را به صورت همزمان رنگ کنند یا ۱,۰۰۰ نمونه را روی یک اسلاید واحد قرار داده و در همین حین، شاخص‌های زیستی را با رنگ‌آمیزی شناسایی کنند. این رویکردها گنجینه‌ای غنی از فرصت برای تولید داده‌ها و اطلاعات جدید به همراه می‌آورند. با توجه به مقیاس اطلاعات و ماهیت پیچیده‌ سرطان، به نرم‌افزار و مدل‌سازی محاسباتی نیاز داریم تا بتوانیم شاخص‌های زیستی سرطان، ساختار بافت‌ها و تعاملات سلولی داخل نمونه‌ها را مشاهده و مطالعه کنیم.

پژوهشگران واحد آنکولوژی ریاضیاتی یکپارچه (IMO) مرکز مافیت، طی انجام پروژه‌ دیگری دریافتند که نرم‌افزارهای موجود برای نمایش تصاویر، پاسخگوی نیازهایشان نیستند.

ساندیا پراباکاران، از پژوهشگران مافیت و نویسنده‌ اول مقاله، توضیح می‌دهد: «قصد داشتیم الگوهای فضایی زیربنایی تومورها و سلول‌های ایمنی و همچنین، نحوه‌ سازماندهی تومورها را درک کنیم. بدین منظور، لازم بود تصاویر متعدد را به صورت همزمان با یکدیگر مقایسه کنیم. این‌جا بود که دریافتیم هیچ نرم‌افزار، نه رایگان و نه تجاری، برای این کار وجود ندارد.»

پژوهشگران گروه IMO تصمیم به تولید نرم‌افزاری گرفتند که امکان مشاهده‌ همزمان چند تصویر و استخراج داده را در اختیارشان قرار دهد؛ این داده‌های به دست‌آمده کاربردهای فراوانی دارند که از جمله‌شان می‌توان به تشخیص شاخص‌های زیستی، ساختار بافت و نظم فضایی سلول‌ها اشاره کرد. این نرم‌افزار که میستیک نام گرفته است، اطلاعات را از تصاویر چندبعدی می‌گیرد و از روش‌های کاهش بعد به نام t-SNE (تعبیه همسابگی تصادفی توزیع‌شده) استفاده می‌کند تا هر تصویر را به عنوان نقطه‌ای انتزاعی در یک فضای کاهش‌یافته بازنمایی کند. میستیک نرم‌افزار متن‌بازی است که با تصاویر Vectra، CyCIF، t-CyCIF و CODEX هم‌خوانی دارد.

کاربردهای متنوع میستیک در زیست‌پزشکی

مقاله‌ پژوهشگران فرایند ساخت و برخی از کاربردهای متنوع میستیک را بیان می‌کند. برای مثال، این نرم‌افزار را می‌توان برای نمایش ۹۲ تصویر مربوط به بیماران مبتلا به سرطان ریه غیرکوچک به کار برد. نرم‌افزار به تشخیص خوشه‌بندی آن دسته از شاخص‌های زیستی کمک می‌کند که در میان بیمارانی که به روند درمانی، پاسخ‌های متفاوت می‌دهند، مشاهده می‌شوند. به عنوان نمونه‌ای دیگر، می‌توان به ترکیب میستیک با تحلیل آماری اشاره کرد که به سنجش همپوشانی و هم‌بیانی مارکرهای سلولی در ۲۱۰ نمونه ساختار بافت سرطانی آندومتری کمک می‌کند.

پژوهشگران بی‌صبرانه در تلاش‌اند تا کاربردهای متنوع میستیک را ببینند و نرم‌افزار را ارتقاء دهند.

سندی اندرسون، نویسنده و رئیس واحد IMO مافیت، اضافه می‌کند: «به زودی میستیک را ارتقا می‌دهیم تا با استفاده از آن دسته از نواحی تصاویر تسهیم‌شده که از نظر زیستی معنادار هستند، تصویر کلی t-SNE را رندر کند. به علاوه، قصد داریم با ادغام میستیک با سایر نرم‌افزارهای مصورسازی، یک پلاگ‌این نمایشگر چندپلتفرمی بسازیم تا کاربردپذیری و کارکردپذیری میستیک در جامعه پژوهشی زیست‌پزشکی را افزایش دهد.»

جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید