Análise automatizada de células utilizando inteligência artificial
Equipa de investigação internacional desenvolve software de fácil utilização
Para compreender os complexos processos da vida, é fundamental reconhecer e distinguir as estruturas individuais das células. Este passo é conhecido como "segmentação" e permite, por exemplo, analisar a reação das células aos medicamentos. Uma equipa de investigação internacional liderada pela Universidade de Göttingen desenvolveu agora outro método: A equipa de investigação internacional liderada pela Universidade de Göttingen desenvolveu agora um outro método: treinou novamente o software existente baseado em IA "Segment Anything", de modo a que o novo modelo - denominado "Segment Anything for Microscopy" - seja capaz de segmentar com precisão imagens de tecidos, células e estruturas semelhantes numa variedade de situações. Para permitir a sua utilização por investigadores e médicos, a equipa desenvolveu também o "μSAM", um software de fácil utilização para "segmentar qualquer coisa" em imagens de microscopia. O seu trabalho foi publicado na revista científica Nature Methods.
Segmentação de imagens de microscópio eletrónico com μSAM. A imagem mostra como o modelo segmenta os núcleos das células utilizando pontos e caixas e as máscaras correspondentes previstas pelo modelo.
The underlying image from data published in Cell (S0092-8674(21)00876-X). Image created by Anwai Archit using the μSAM tool.
Já é possível segmentar automaticamente estruturas biológicas. O problema dos métodos anteriores: A aplicação só funciona em determinadas condições e a sua adaptação a novas condições é muito morosa. Para melhorar o software existente, os investigadores treinaram novamente o modelo utilizando um conjunto de dados de microscopia de mais de 17 000 imagens de microscopia com mais de dois milhões de estruturas marcadas à mão. Isto melhorou drasticamente o desempenho do modelo na segmentação dos componentes celulares. A equipa desenvolveu então o software μSAM, que permite aos investigadores e profissionais de saúde analisar imagens sem ter de desenhar estruturas manualmente ou treinar previamente um modelo especial de IA.
"A análise das células é uma das tarefas mais difíceis da microscopia. O processo é essencial tanto para a investigação biológica fundamental como para o diagnóstico médico", explica o Prof. Dr. Constantin Pape, do Instituto de Informática da Universidade de Göttingen. "O meu grupo de investigação é especializado no desenvolvimento de métodos para automatizar essas tarefas. É por isso que os investigadores nos pedem frequentemente ajuda. Antes de desenvolvermos o Segment Anything for Microscopy, tivemos de lhes pedir que marcassem muitas estruturas à mão - uma tarefa difícil e morosa. O μSAM veio alterar esta situação: As tarefas que costumavam levar semanas de trabalho manual meticuloso podem ser automatizadas em apenas algumas horas. O modelo pode depois ser melhorado. Isto abre muitas novas áreas de aplicação: "Já o utilizámos em numerosos projectos que vão desde a biologia celular básica até ao desenvolvimento de métodos para recomendações de tratamento em terapias contra o cancro", diz Pape.
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