Uneltele, numite MAGIC (convergența genomicii și imagisticii asistate de învățare automată), au fost create de cercetătorii din grupul lui Jan Korbel de la EMBL Heidelberg și publicate într-un nou articol din revista Nature. MAGIC este o platformă operată autonom care integrează imagistica celulară în direct a celulelor micronucleate, învățarea automată pe parcurs și genomica celulară unică pentru a investiga sistematic formarea cancerului. Aceasta permite oamenilor de știință să urmărească modul în care erorile spontane apar în timpul diviziunii celulare – erori care pot pregăti terenul pentru dezvoltarea tumorilor.
„Anomaliile cromozomiale sunt un factor principal pentru cancerele extrem de agresive și sunt puternic legate de decesul pacientului, metastază, recurență, rezistența la chimioterapie și debutul rapid al tumorii”, a declarat Korbel, cercetător senior la EMBL și autor principal al noului studiu. „Am vrut să înțelegem ce determină probabilitatea ca celulele să treacă prin astfel de modificări cromozomiale, și care este rata la care apar astfel de anomalii când o celulă încă normală se divide.”
Dar până recent, studierea directă a acestor anomalii în timp ce se formează a fost aproape imposibilă. Doar o mică fracțiune din celulele care se divid prezintă defecte cromozomiale evidente la un moment dat, iar astfel de celule mor adesea înainte de a putea fi analizate. Oamenii de știință trebuiau tradițional să le identifice manual sub microscop – o sarcină lentă și migăloasă care permitea studierea doar a unui număr mic de celule.
„Rapoartele recente au stabilit că o singură leziune de ADN poate declanșa o cascadă de modificări, rezultând instabilitate cromozomială și promovând procesele complexe de formare a cancerului”, scriu autorii. „Am conceput MAGIC pentru a obține informații despre formarea cancerului din studierea atipiei nucleare. Arătăm că MAGIC facilitează investigarea cancerelor care apar spontan, oferind o vedere reprezentativă a peisajului de cancer de novo legat de micronuclearea în liniile celulare ne-transformate”.
MAGIC funcționează ca un joc microscopic de tag cu laser. Scanează mii de celule folosind microscopie automatizată și un algoritm de IA antrenat să recunoască o caracteristică celulară distinctivă cunoscută sub numele de micronucleu. Acest mic nucleu suplimentar se formează atunci când bucăți de ADN se rup în timpul diviziunii celulare.
Micronucleii sunt mai mult decât resturi; sunt semne de problemă. Celulele cu micronuclei au o probabilitate mai mare de a produce noi anomalii cromozomiale și pot ajunge în cele din urmă să se transforme în celule canceroase.
Odată ce IA detectează celulele cu micronuclei, instruiește microscopul să le „eticheteze” folosind un colorant fotoconvertibil – o moleculă fluorescentă care își schimbă culoarea când este iluminată cu un laser. Această etichetare bazată pe lumină permite cercetătorilor să urmărească și să izoleze ulterior acele celule specifice folosind citometria de flux, o tehnică care separă celulele în funcție de semnalele lor fluorescente.
Prin automatizarea întregului pro
Senior Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionat de lifespan, fan David Sinclair.
