Как компьютер научился измерять растущие органоиды экспресс
Биолог смотрит в микроскоп на десятки крошечных клеточных шариков — сфероидов. Из них позже вырастут миниатюрные подобия органов. Задача похожа на работу пекаря, который оценивает, ровно ли поднялось тесто в каждой формочке. Только вместо формочек — питательная среда, а вместо теста — живые клетки. Они сами собираются в комочки, и таких комочков в одном эксперименте может быть очень много.
Раньше учёные вручную обводили контуры каждого шарика на снимках, чтобы измерить размер и форму. Это долго, утомительно и зависит от того, кто именно обводит: два человека могут провести границы немного по-разному. Авторы новой работы решили доверить эту рутину компьютеру. Они взяли мощную универсальную модель Segment Anything (SAM) — что-то вроде «швейцарского ножа» для выделения объектов на любых изображениях — и соединили её с инструментом, специально заточенным под анализ биологических сфероидов. Получился гибрид, которому не нужно долгое обучение заново.
Испытания показали: ни один из существующих по отдельности инструментов не справляется одинаково хорошо на всех снимках. А новый составной метод даёт стабильно точные результаты почти для всех изображений. Даже для самых сложных — где шарики слипаются или теряют чёткость. Более того, его аккуратность сравнима с тем, как два разных человека обвели бы один и тот же шарик. Только компьютер делает это за секунды, а не за часы.
Теперь у биологов есть быстрый и надёжный «автоматический измеритель». Он не устаёт и не спорит с коллегами о том, где провести линию. Наблюдать за развитием мини-органов станет проще, а поиск лекарств и изучение болезней — чуть быстрее и точнее. Так рутинная возня с контурами уступает место живому наблюдению за тем, как клетки сами строят крошечные органы.
Клеточные сфероиды, из которых выращивают органоиды, по форме и поведению напоминают ранний эмбрион на самых первых стадиях развития — клетки в них тоже «договариваются» и самоорганизуются без внешней команды.
В фильме «Бегущий по лезвию» искусственные органы создают в пробирках — современные органоиды пока не могут заменить настоящую печень, но уже помогают тестировать лекарства без опытов на животных.