«ідеальні» 3d-клітинні культури для дослідження раку навчилися видобувати вчені

18

Група вчених з угорщини, росії та фінляндії розробила систему spheroidpicker, яка вміє виділяти ракові клітини певної форми і розміру (сфероїди). Цей перший у своєму роді прилад, що працює на основі штучного інтелекту, дозволить стандартизувати роботу зі зразками пухлин. Результати дослідження опубліковані в журналі scientific reports. У роботі над проектом брав участь молодший науковий співробітник науково-навчальної лабораторії штучного інтелекту для обчислювальної біології нду вше микита мошков.

Для вивчення методів лікування раку використовується метод ex vivo, що в перекладі з латині буквально означає «те, що відбувається поза організмом». У пацієнта береться зразок клітин пухлини, і в спеціальних умовах вони піддаються впливу, що дає можливість підбирати засоби і методи індивідуального лікування. Такий підхід дозволяє досліджувати рідкісні форми раку, коли застосування нових методів лікування утруднено через невеликого числа пацієнтів.

У дослідженнях ex vivo широко використовуються двовимірні зразки, що складаються з одиничного шару ракових клітин. Однак властивості реальних пухлин відрізняються від двовимірних зразків, і більш реалістичний відгук на вплив ліків дають тривимірні клітинні структури, оскільки вони дозволяють досліджувати проникнення ліків і розвиток пухлин.

Серед різноманіття можливих тривимірних форм, найбільш наближеною до реальних властивостей є модель сфероїди, в якій клітини пухлини утворюють сферу. Завдяки своїй структурі сфероїди пухлини мають мікросередовище, яке нагадує характеристики справжніх пухлин і краще імітують ракові пухлини, ніж одношарові культури.

Використання тривимірних клітинних структур як і раніше пов’язане з різними труднощами. По-перше, відсутній єдиний протокол для створення сфероїд, в аналізах використовуються зразки різної форми і до сих пір в більшості випадків відбір клітин відбувається вручну. По-друге, сучасні пристрої не дозволяють зручно переносити вибрані сфероїди в окреме місце для подальшого вивчення.

Зображення. Схема роботи spherodpicker: система включає в себе стереомікроскоп, шприц, предметний столик і контролер маніпулятора. Функція автоматичного скринінгу дозволяє отримувати зображення сфероїдів. Після вибору сфероїдів збирач сфероїдів автоматично переносить сфероїди на цільову пластину

Автори роботи запропонували рішення обох проблем. Вони змогли об’єднати в один механізм два основних етапи створення тривимірних культур ракових клітин: вибір сфероїдів правильної форми і їх подальше перенесення в необхідне середовище. Вчені розробили швидкий і точний метод пошуку сфероїдів на основі технологій глибинного навчання. Для навчання моделей була створена унікальна база зображень ракових клітин різної форми, і навчена модель здатна виявляти і сегментувати необхідні об’єкти.

В установці використовується мікроскоп з великим полем зору, який дозволяє проводити ефективне і швидке дослідження зразків. Мікроманіпулятор переміщує скляний капілярний стрижень з обраними сфероїдами.

“особливість нашої розробки в тому, що вона може вказати морфологічні властивості, які потрібні для обраних об’єктів, наприклад діапазон розмірів. Перенесення сфероїд не впливає на морфологію і життєздатність клітин, тому в майбутньому spheroidpicker може стати незамінним інструментом для дослідження ліків проти раку і нових протоколів лікування,» – вважає один з авторів, молодший співробітник вше микита мошков.

13.09.2021