Medizinische Forschung

Einzigartiges Mikroskopsystem

Mitarbeiter des Biologischen Forschungszentrums in Szeged (Mitglied des Forschungsnetzwerks HUN-REN) haben ein Verfahren mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) zur Erkennung und Isolierung bestimmter Zellen entwickelt.

Ziel der Forschungsarbeit im Rahmen des Projekts, das auch vom US-amerikanischen Broad Institute und der Chan Zuckerberg-Initiative unterstützt wird, ist die möglichst perfekte Weiterentwicklung des zuvor entwickelten, weltweit einzigartigen Einzelzell-Analyseverfahrens. Dieses Verfahren entdeckt anhand einer individuellen Analyse selbst kleinste Unterschiede der Bausteine unseres Körpers in biologischen Proben und ermöglicht ein besseres Verständnis zellbiologischer Prozesse und pathologischer Veränderungen.

Das unter der Leitung von Péter Horváth aufgebaute komplexe Mikroskopsystem besteht aus der Kombination zweier Mikroskope. Das eine ist ein extrem hochauflösendes Gerät, das mit Hilfe von KI völlig automatisch einzelne Zellen in jeder Gewebeprobe finden kann, die sich von ihrer Umgebung unterscheiden. Beim anderen handelt es sich um ein niedriger auflösendes, aber leistungsfähiges, ebenfalls KI-gesteuertes Mikroskop, das dieselben Zellen findet und mit äußerster Präzision aus der Probe herausschneidet. Diese Zellen können anschließend detaillierten analytischen Tests unterzogen werden.

In einer aktuellen Veröffentlichung in Nature Communications stellt die Forschungsgruppe eine Arbeit zum Medikamentenscreening vor. Bei dieser wurde die KI anhand einer Stichprobe von rund 8 Mio. Bildern darauf trainiert, Zellphänotypen zu erkennen, die sich infolge verschiedener Medikamentenbehandlungen verändern. Der Schlüssel zum vorgestellten Verfahren, das in einem im März in der Zeitschrift „Briefings in Bioinformatics“ veröffentlichten Artikel vorgestellt wurde, ist die kontinuierliche Verbesserung der von den Forschern entwickelten Mikroskopsysteme und die schnelle Entwicklung der damit verbundenen KI-Algorithmen.

Der vollautomatische Prozess ist ein großer Fortschritt in der Diagnostik auf Zellebene, da dieser die tägliche Untersuchung von bis zu Tausenden Proben mit mehreren zehn Millionen Zellen ermöglicht. Das Einzelzellanalyseverfahren wird von einigen Partnern des Konsortiums bereits experimentell in der individuell angepassten Behandlung von Melanomen eingesetzt.

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