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O esforço de pesquisa internacional rende “a pilha Imagem-Ativada que classifica” a tecnologia

Inventado sobre 50 anos há, a classificação cytometry-baseada fluxo da pilha transformou-se uma ferramenta amplamente utilizada em laboratórios de biologia para fisicamente isolar as pilhas baseadas em seus perfis de superfície globais da expressão do marcador. Mas o 27 de agosto na pilha do jornal, uma equipe internacional, multi-institucional dos pesquisadores revela a evolução seguinte neste processo crítico, “pilha Imagem-Ativada que classificam”, ou IACS para breve.

O IACS é uma máquina inteligente que integre tecnologia óptica, microfluidic, elétrica, computacional, e mecânica para classificar as pilhas baseadas não somente em seus perfis fenotípicos globais mas igualmente em suas propriedades espaciais e morfológicas usando uma aproximação imagem-conduzida. Os pesquisadores lançarão uma plataforma aberta da inovação onde os usuários possam sugerir ideias, submeter amostras interessantes, e as testar na máquina construída na universidade do Tóquio. Separada, uma partida, CYBO, Inc, transformará a tecnologia inteligente do IACS em um produto comercial.

“Nós apontamos estender a capacidade de cytometry de fluxo das intensidades 1D às 2D imagens às pilhas do tipo com arquiteturas espaciais originais das biomoléculas. Isto reservará endereçar perguntas biológicas fundamentais novas como “como é a arquitetura celular conectada molecular com a função fisiológico?” diz autor Keisuke superior Goda, um químico físico na universidade do Tóquio. “Nós prevemos a ferramenta desenvolvida para ser amplamente aplicáveis no estudo de que genes afectam a localização espacial de várias moléculas dentro das pilhas.”

Para fazer IACS uma realidade, os pesquisadores necessários para conseguir um balanço entre a velocidade e a precisão. Com uma força combinada sobre de 50 peritos das 26 instituições que incluem a universidade do Tóquio, a universidade de Nagoya, a universidade de Kyoto, RIKEN, o UCLA, e a Universidade de Columbia, Goda e seus colegas identificaram um método para isolar pilhas de alvo no tempo real sem interrupções ao usar profundamente a aprendizagem processar ràpida dados de alta resolução. Tomou 2 anos ao projecto, 2 anos para desenvolver os subsistemas, e outros 2 anos para integrá-los e testar a plataforma em microalgae e em amostras do glóbulo. Goda, um pesquisador anterior no grupo de LIGO (obervatório da Gravitacional-Onda do interferómetro do laser) que foi concedido o prémio nobel na física no ano passado, tomou a estratégia de LIGO para conduzir a equipe construir a máquina altamente interdisciplinar, complexa.

Como com todos os cytometers do fluxo, uma câmara de ar que contem uma amostra de pilhas suspendidas é colocada no orifício de injecção a ser introduzido dentro ao sistema do IACS. Durante a corrida, as pilhas são imaged enquanto passam um por um sob uma lente do microscópio; os dados são recolhidos no tempo real e usados para construir uma decisão do tipo por meio de que as pilhas que encontram os critérios são separadas fisicamente daquelas que não fazem. Quando terminadas, duas câmaras de ar que contêm as partes classificadas e restantes da amostra são recolhidas, inspeccionadas sob um microscópio óptico, e avaliadas para o rendimento e a pureza. Ao contrário do cytometry de fluxo, as pilhas podem ser classificadas das grandes populações heterogêneas baseadas no parâmetro espacial e morphometric tal como a localização intracelular da proteína e a interacção da pilha-pilha como demonstradas por Goda e por colegas.

“A plataforma permite a aquisição da imagem, processamento de imagem, tomada de decisão, e a actuação, tudo dentro de 32 milissegundos mesmo com algoritmos de aprendizagem profundos, e daqui realiza a busca inteligente imagem-baseada tempo real da pilha e a classificação em uma taxa inaudita de aproximadamente 100 por segundo das pilhas,” Goda diz. “A tecnologia inteligente do IACS é altamente versátil, pode segurar vários tipos e tamanhos das pilhas nos campos diversos que variam da microbiologia à hematologia, e da promessa das posses para fazer descobertas máquina-baseadas em ciências biológicas, farmacêuticas, e médicas.”

No momento em que a plataforma é aperfeiçoada analisando pilhas individuais e não pode segurar objetos biológicos maiores tais como esferóides da pilha, organoids, fragmentos do tecido, e organismos inteiros. Contudo, os pesquisadores estão planeando alterar os canais e o sistema óptico microfluidic para fazer no futuro este possível. E porque o sistema é tão grande e complexo, não é fácil construir em laboratórios exteriores. No curto prazo, os pesquisadores usarão a plataforma aberta da inovação para ajudar a qualquer um interessados em usar a ferramenta.

Video 1. Image activated cell sorting
Video 2. Operation video with caption small