• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Ученые научились добывать «идеальные» 3D-клеточные культуры для исследования рака

Ученые научились добывать «идеальные» 3D-клеточные культуры для исследования рака

© iStock

Группа ученых из Венгрии, России и Финляндии разработала систему SpheroidPicker, которая умеет выделять раковые клетки определенной формы и размера (сфероиды). Этот первый в своем роде прибор, работающий на основе искусственного интеллекта, позволит стандартизировать работу с образцами опухолей. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. В работе над проектом принимал участие младший научный сотрудник Научно-учебной лаборатории искусственного интеллекта для вычислительной биологии НИУ ВШЭ Никита Мошков.

Для изучения методов лечения рака используется метод ex vivo, что в переводе с латыни буквально означает «то, что происходит вне организма». У пациента берется образец клеток опухоли, и в специальных условиях они подвергаются воздействию, что дает возможность подбирать средства и методы индивидуального лечения. Такой подход позволяет исследовать редкие формы рака, когда применение новых методов лечения затруднено из-за небольшого числа пациентов.

В исследованиях ex vivo широко используются двумерные образцы, состоящие из единичного слоя раковых клеток. Однако свойства реальных опухолей отличаются от двумерных образцов, и более реалистичный отклик на воздействие лекарств дают трехмерные клеточные структуры, поскольку они позволяют исследовать проникновение лекарств и развитие опухолей.

Среди многообразия возможных трехмерных форм, наиболее приближенной к реальным свойствам является модель сфероиды, в которой клетки опухоли образуют сферу. Благодаря своей структуре сфероиды опухоли имеют микросреду, которая напоминает характеристики настоящих опухолей и лучше имитируют раковые опухоли, чем однослойные культуры. 

Использование трехмерных клеточных структур по-прежнему сопряжено с различными трудностями. Во-первых, отсутствует единый протокол для создания сфероид, в анализах используются образцы разной формы, и до сих пор в большинстве случаев отбор клеток происходит вручную. Во-вторых, современные устройства не позволяют удобно переносить выбранные сфероиды в отдельное место для последующего изучения.

Схема работы SpheroidPicker: система включает в себя стереомикроскоп, шприц, предметный столик и контроллер манипулятора. Функция автоматического скрининга позволяет получать изображения сфероидов. После выбора сфероидов сборщик сфероидов автоматически переносит сфероиды на целевую пластину
© Высшая школа экономики

Авторы работы предложили решение обеих проблем. Они смогли объединить в один механизм два основных этапа создания трехмерных культур раковых клеток: выбор сфероидов правильной формы и их последующий перенос в необходимую среду. Ученые разработали быстрый и точный метод поиска сфероидов на основе технологий глубинного обучения. Для обучения моделей была создана уникальная база изображений раковых клеток различной формы, и обучена модель, способная обнаруживать и сегментировать необходимые объекты.

В установке используется микроскоп с большим полем зрения, который позволяет проводить эффективное и быстрое исследование образцов. Микроманипулятор перемещает стеклянный капиллярный стержень с выбранными сфероидами. 

Никита Мошков

«Особенность нашей разработки в том, что оператор может указать морфологические свойства, которые требуются для выбранных объектов, например, диапазон размеров. Перенос сфероид не влияет на морфологию и жизнеспособность клеток, поэтому в будущем SpheroidPicker может стать незаменимым инструментом для исследования лекарств против рака и новых протоколов лечения», — считает один из авторов, младший сотрудник Научно-учебной лаборатории искусственного интеллекта для вычислительной биологии ВШЭ Никита Мошков.

Вам также может быть интересно:

Ученые описали возможную причину зеленого свечения в небе

Группа российских ученых из НИУ ВШЭ, ИКИ РАН, ИЗМИРАН описала развитие в пылевой плазме ионосферы модуляционной неустойчивости электромагнитных волн, которая возникает при больших интенсивностях электромагнитного излучения. Исследователи учли неупругие столкновения частиц плазмы ионосферы, а также сформулировали новые задачи и приложения, которые необходимо рассмотреть в будущем. Результаты исследования  опубликованы  в журнале Physics of Plasmas.

Центр языка и мозга НИУ ВШЭ стал мировым лидером за 10 лет

Как менее чем за одно десятилетие развить маленькую исследовательскую группу в крупный научный центр, известный в России и за рубежом? Статья об истории Центра языка и мозга НИУ ВШЭ, удачах и сложностях в первые годы его развития опубликована в специальном выпуске журнала Frontiers in Psychology, посвященном трансляции нейронаучного знания в общество.

ВШЭ приглашает ведущих исследователей принять участие в конкурсе экспериментальных лабораторий

Высшая школа экономики объявляет открытый конкурс проектов на создание экспериментальных научно-исследовательских лабораторий по естественно-научным направлениям. В конкурсе смогут принять участие проекты по исследованиям в областях биофотоники и старения (биология, физиология, биомедицина, биостатистика, биоинформатика).

Ученые впервые сравнили порождение и понимание речи у русскоязычных детей с аутизмом

Исследователи из  Центра языка и мозга  НИУ ВШЭ совместно с российскими и американскими коллегами впервые сравнили между собой порождение и понимание речи на разных лингвистических уровнях у одной и той же группы детей с аутизмом. Это позволило им опровергнуть гипотезу о том, что дети с аутизмом понимают речь хуже, чем говорят. Исследование опубликовано в журнале  Research in Developmental Disabilities

Ученые НИУ ВШЭ: только госслужащие-женщины смогут побороть коррупцию в России

Чиновницы в два раза чаще считают взятки проблемой. Реже рискуют своей должностью и участвуют в махинациях. Таковы результаты исследования, проведенного учеными из НИУ ВШЭ и опубликованного в Journal of Economic Behavior and Organization.

Российские ученые выявили особенности иммунного ответа к штаммам SARS-CoV-2

Исследователи ВШЭ оценили эффективность T-клеточного иммунного ответа против 11 штаммов SARS-CoV-2 и создали портал, который позволяет отслеживать влияние мутаций коронавируса на способность главного комплекса гистосовместимости человека (HLA) взаимодействовать с пептидами вируса. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Ученые предложили новое объяснение процессов, лежащих в основе рабочей памяти

Сотрудники Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ВШЭ построили численную модель рабочей памяти и показали стабилизирующую роль гамма-ритма, а также важность быстрого взаимодействия между компонентами модели. Полученные результаты могут стать частью теоретического базиса для экспериментов по улучшению функций рабочей памяти при помощи неинвазивной стимуляции мозга. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Neural Circuits.

Готовность наказывать эгоистов объяснили силой функциональных связей мозга

Чем сильнее сила функциональных связей мозга, тем меньше человек склонен наказывать других за несправедливость. Такой вывод сделали ученые из НИУ ВШЭ, проведя нейроимиджинговый эксперимент. Статья 'Wired to punish? Electroencephalographic study of the resting-state neuronal oscillations underlying third-party punishment' опубликована в журнале Neuroscience.

Удивительные лантаноиды: ученые провели глобальную систематизацию свойств редкоземельных металлов

Доцент факультета химии ВШЭ Юрий Белоусов совместно с коллегами из МГУ им. М.В. Ломоносова, ФИАН им. П.Н. Лебедева и итальянскими учеными из университета Камерино опубликовали обзор, в котором сравнили и изучили более 200 азолкарбоксилатов лантанидов. Ученые впервые систематизировали разрозненную в литературе информацию в единый источник, который будет полезен для технологических разработок в области электроники, металлургии, радиомедицины, химической и ядерной промышленности. Обзор опубликован в журнале Coordination Chemistry Reviews.

Исследователи ВШЭ нашли последовательность нуклеотидов, отвечающую за эффективную борьбу с патологиями

Сотрудники Mеждународной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ обнаружили последовательность нуклеотидов, характерную для дефектных микроРНК. Это открытие позволит предсказывать ошибки в поведении микроРНК и создавать на их основе лекарственные препараты более эффективно распознающие свои мишени, в том числе, вирусы. Результаты исследования опубликованы в журнале RNA Biology.