Разработка программного комплекса для обработки микроскопических изображений фокальных контактов

Название проекта

Разработка программного комплекса для обработки микроскопических изображений фокальных контактов

        ИРН АР08053387

Цель исследования:

Разработка программного комплекса для полностью автоматизированной обработки снимков фокальных контактов, где на входе будут сами микроскопические снимки, а на выходе будут получены обработанные характеристики биологических объектов.

Актуальность исследования:

Само по себе разработка машинных методов обработки является жизненно необходимой сейчас. Микроскопы сейчас уже фактически стали стандартным инструментом современной биологии. Уже накоплена огромная база данных микроскопических изображений. Однако из-за относительной молодости этого раздела науки, очень мало программных решений, относящихся к автоматической обработке. До недавнего времени вполне хватало и ручной обработки, однако сейчас уже очевидно, что и объем данных уже превышает пределы возможности человека. Это так же усугубляется тем, что большинство процессов в клетке имеют явный стохастический характер. И просто измерить время жизни какого-либо объекта нельзя, нужно не только измерить скорость нескольких объектов, но иметь данных от десятков тысяч объектов, чтобы можно было рассуждать на уровне распределений и статистики.

Ожидаемые результаты:

Будут получены линии клеток для визуализации на конфокальном микроскопе; Будут сделаны флуоресцентные векторы для внедрения в клеточные линии; Будут получены флуоресцентные клеточные линии; Будут собраны  данные с конфокального микроскопа Carl Zeiss Cell Observer SD; Будут собраны данные по микроскопическим изображениям с культуральных клеток; Будут получены обработанные изображения; Будут разработаны программы постпроцессинга; Будут найдены функции интенсивности фокального контакта от времени; Будут отсортированы по функции интенсивности и построения распределений

Полученные результаты:

 

За период работы в 2020-2021 году были выращены культуральные клеточные линии типа НеLa S3 для визуализации на конфокальном микроскопе. Также, были сконструированы векторы для внедрения клеточных линии НеLa S3. Была проведена работа по оптимизации векторов и клеточных культур для дальнейшего анализа фокальных контактов на моделях культуры клеток эпителиального происхождения. Был проведен анализ экспрессии сконструированных векторов. Также, выращены культуральные клетки для трансфекции флюорисцентных векторов. Был разработан программный блок для первичной обработки изображений с использованием  Фурье фильтрации в двух измерениях. По результатам исследовании был опубликован абстракт на международной конференции по теме «Молекулы жизни: к новым горизонтам» в международном конгрессе по биохимии и молекулярной биологии в г. Любляна, Словения. В 2021 гг. в рамках выполнения проекта все проведенные исследования полностью выполнены в соответствии с календарным планом проекта. Был разработан программный блок для первичной обработки изображений. По результатам исследовании были опубликованы две научные статьи в международном научном журнале «Frontiers in Cell and Developmental Biology» с импакт фактором 5.87.

Исследовательская группа

Научный руководитель проекта:

Уразбаев Аршат Орынбасарович, PhD, научный сотрудник, опыт работы: компьютерное моделирование турбулентности в плазме, цифровая обработка сигналов и биологический имидж-процессинг.

Scopus ID: 8925454800

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=8925454800

Исполнитель/Соруководитель:

Байкен Елдар, MSc, научный сотрудник, студент PhD-докторантуры, опыт работы в клеточной биологии, проточной цитометрии, имиджинга, биохимии, конфокальной микроскопии и ДНК репарации.

Scopus ID: 55573387800

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55573387800

Исполнитель:

Ашимова Асем, MSc, младший научный сотрудник, студент PhD-докторантуры опыт работы в клеточной биологии, молекулярной биологии и иммунологии.

Исполнитель:

Жуламанова Айнур, MSc, ассистент исследователя, опыт работы в клеточной биологии, молекулярной биологии, микробиологии и вирусологии.

Зарубежный коллаборатор:

Егоров Сергей, PhD, научный сотрудник, опыт работы и исследования в области иммунологии, биоинформатики и биостатистики.

Scopus ID: 26434035900

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=26434035900