Ученые Университета Осло разработали программный комплекс MSI-VISUAL для визуализации молекулярных данных, получаемых с помощью масс-спектрометрии. Система преобразует большие массивы информации в интерактивные карты тканей и позволяет обнаруживать признаки патологических процессов, связанных в том числе с болезнью Альцгеймера и раком. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Исходный код программы открыт, поэтому пользоваться технологией смогут лаборатории в разных странах.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
Масс-спектрометрия позволяет изучать химический состав тканей на молекулярном уровне и строить пространственные карты распределения белков и липидов. Однако объем получаемых данных затрудняет их визуализацию: используемые алгоритмы могут терять значимые детали и хуже отображать границы между здоровыми и пораженными клетками. В MSI-VISUAL для решения этой задачи применяются новые алгоритмы SALO и TOP3, сохраняющие глобальную структуру исследуемой ткани.
Программа выполняет функцию своеобразной виртуальной окраски и выделяет микроскопические особенности непосредственно на экране. Дополнительные химические красители для такой визуализации не требуются. Врач также может выбрать подозрительную область и получить перечень конкретных молекул, связанных с обнаруженными изменениями.
Возможности системы проверили на образцах мозга мышей. MSI-VISUAL удалось обнаружить отдельные амилоидные бляшки — скопления токсичных белков, характерные для деменции, которые стандартные способы визуализации не выявляли. При работе с биопсией человеческой почки программа смогла разграничить различные виды канальцев и воспалительные клетки.
Еще одной особенностью разработки стала скорость обработки информации. Алгоритмы способны работать с массивами молекулярных данных объемом свыше 50 ГБ, используя в сотни раз меньше времени и памяти по сравнению с популярными аналогами, включая UMAP. Разработчики также указывают, что применение системы позволяет не совмещать результаты масс-спектрометрии с МРТ и другими традиционными исследованиями, что сокращает время при постановке диагноза.
В масс-спектрометрии для идентификации веществ используется отношение массы к заряду — m/z, выступающее своеобразным молекулярным «отпечатком». Ранее сочетание высокой детализации тканей с быстрой обработкой больших объемов данных оставалось сложной задачей, в том числе при изучении границ опухолей и нейродегенеративных процессов. MSI-VISUAL предназначен для работы с такими массивами информации и поиска молекулярных особенностей исследуемых тканей.
Открытый исходный код делает разработку бесплатно доступной для лабораторий по всему миру. В перспективе авторы связывают использование технологии с ускорением разработки персонализированных методов лечения. Такие подходы могут быть ориентированы на конкретные метаболические нарушения, выявленные при молекулярном анализе.
Читайте также:
- Сентябрь все изменит: что ждет россиян уже с 1 числа
- В платежках за ЖКХ появятся новые начисления: что уже изменилось для россиян
- Пенсии в России резко вырастут с августа: кто получит прибавку уже летом
