Täsmälleen saman näkökentän löytäminen mikroskoopilla kahdesti voi olla yllättävän vaikeaa. Näytettä voidaan tutkia toisella suurennoksella, tämän jälkeen siirtää se toiseen mikroskooppiin tai kuvata samaa näytettä uudelleen lisäkäsittelyn jälkeen. Jokainen tämänkaltainen muutos voi vaikuttaa siihen, miltä näyte näyttää, jolloin alkuperäisen alueen paikantaminen uudelleen voi olla vaikeaa. Nyt tutkijat tarjoavat ratkaisun tähän ongelmaan lainaamalla ideaa tähtitieteestä.

Turku Bioscience Centren ja Åbo Akademin tutkijat ovat kehittäneet yhdessä portugalilaisen Universidade Nova de Lisboan ja ruotsalaisen Lundin yliopiston tutkijoiden kanssa NucleiSkyn, avoimen lähdekoodin työkalun, jonka avulla mikroskooppi pystyy tunnistamaan biologisesta näytteestä halutun alueen ja palaamaan siihen. Tunnistus perustuu työkalun kykyyn käsitellä solujen tumaryhmiä kuin tähtikuvioita, jotka osoittavat, mihin kuva kuuluu.

Tähtitieteilijät pystyvät tunnistamaan tuntemattoman alueen taivaalta vertaamalla tähtien sijaintia tähtikarttaan. NucleiSky muuttaa vastaavasti solujen tumien sijainnit tähtikartaksi, etsien samaa kuviointia suuremmasta mikroskooppikuvasta.

– Osa parhaista ideoista voi tulla oman tutkimuskenttämme ulkopuolelta. NucleiSky osoittaa, miten tähtitieteeseen kehitetyt menetelmät voivat ratkaista mikroskoopin käyttöön liittyviä käytännön ongelmia, sanoo Åbo Akademin biokuvantamisen professori Guillaume Jacquemet tiedotteessa.

NucleiSky hyödyntää solujen tumien keskinäistä sijaintia enemmän kuin kuvan kokonaisilmettä, joten se voi sovittaa yhteen eri suurennoksissa, eri kuvantamismenetelmillä tai eri mikroskoopeilla otettuja kuvia. Oikea alue voitiin tunnistaa jopa vain viiden tuman avulla.

NucleiSkyn testaamiseksi tutkijat kuvasivat mikroskoopilla ensin yhden alueen solunäytteestä ja siirsivät näytteen sen jälkeen toiseen mikroskooppiin, joka käytti toista kuvaustekniikkaa. Toinen mikroskooppi, joka hyödynsi niin kutsuttua älykästä prosessointia, skannasi näytteen automaattisesti pienellä suurennoksella, tunnisti tumien perusteella alkuperäisen ”tähtikuvion” ja navigoi takaisin samalle alueelle. Tämän jälkeen se tallensi alueesta suuremman resoluution kuvan uutta kuvantamismenetelmää käyttäen.

– NucleiSkyn avulla mikroskooppi voi tunnistaa näkökentän ja palata siihen automaattisesti. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia älykkäille mikroskoopeille, sanoo Åbo Akademin informaatioteknologian tohtorikoulutettava ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Iván Hidalgo-Cenalmor.

NucleiSky voi nopeuttaa edistyneitä kuvantamiskokeita ja helpottaa niiden toistettavuutta vähentämällä manuaalisen etsimisen, erityisten ruudukkojen tai keinotekoisten merkkien tarvetta. Se voi myös edistää tulevaisuuden älykkäiden mikroskooppien kehittämistä. Mikroskoopit voisivat tutkia näytteitä itsenäisesti, tunnistaa kiinnostavia alueita ja palata niihin automaattisesti yksityiskohtaisempaa kuvantamista varten.

NucleiSky on kehitetty InFLAMESin puitteissa. InFLAMES on Turun yliopiston ja Åbo Akademin yhteinen lippulaivahanke. InFLAMESin tavoitteena on yhdistää immunologisia ja immunologiaan liittyviä tutkimustoimintoja uusien diagnostiikkamenetelmien ja lääkkeiden kehittämiseksi ja hyödyntämiseksi täsmähoitoihin.

NucleiSky-tutkimus julkaistiin Journal of Cell Science -lehdessä.

Mikroskooppikuvauksella tarkoitetaan prosessia, jossa kohde tai näyte esitetään mikroskoopilla yhtenä kuvana.

NucleiSky käyttää solujen tumien sijaintia biologisina sormenjälkinä mikroskooppikuvien paikantamiseen.

Työkalu pystyy yhdistämään eri mittakaavoissa, eri kuvantamismenetelmissä ja eri mikroskoopeilla otettuja kuvia.

Proof-of-concept-kokeessa mikroskooppi käytti NucleiSky-työkalua löytääkseen automaattisesti saman näkökentän ja kuvatakseen sen uudelleen myös toisella suurennoksella.

Menetelmä toimi myös kolmiulotteisella datalla sekä muillakin biologisilla rakenteilla kuin solun tumilla. NucleiSky Open-source-ohjelmisto.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)