Smart mikroskopi fångar rätt bilder på celler

En utmaning vid avbildning av levande biologiskt material som till exempel celler, är att veta hur mikroskopet ska riktas för att lyckas fånga just den interaktion forskarna är intresserade av – till exempel ett infektionsögonblick. För att lyckas hitta rätt plats krävs ofta många försök. Det här kan ta flera månader.

Forskare vid Lunds universitet beslutade sig därför för att ta fram en lösning, som de kallar för smart mikroskopi.

Algoritmer styr var mikroskop zoomar in

Metoden går ut på att först göra en lågupplöst grovskanning av provet som forskarna vill avbilda. Skanningen samlar in datapunkter om provet och ger en snabb överblick.

– Algoritmer vi utvecklat räknar sedan ut exakt var det motoriserade mikroskopet ska zooma in för att fånga det vi är intresserade, eller upptäcka det som man kanske inte förväntat sig se i provet som studeras, säger Pontus Nordenfelt, forskare inom infektionsmedicin vid Lunds universitet.

Metoden som forskarna har utvecklat blir som en mjukvaru-uppgradering av det vanliga mikroskopet och tillämpningarna är många.

Kan underlätta studier av cancerceller

Ett område där forskarna tror att lösningen kommer få betydelse är vid studier av  cellmigration, till exempel hur cancerceller förflyttar sig i kroppen. En lågupplöst bild fångar snabbt in datapunkter på de cancerceller som rör sig. Informationen används sedan för att räkna ut koordinaterna där mikroskopet ska ta högupplösta filmer.

Då får forskarna en högupplöst film på de celler som är mest intressanta att studera, till exempel vid cancerforskning.

Analyser av prover från patienter

Metoden kan också användas för studier av immunförsvaret. Här kan man hitta antingen celler eller mikrober – till exempel bakterier, svampar eller andra mikroorganismer – som beter sig annorlunda och automatiskt rikta in mikroskopet på att filma dessa i hög upplösning. På så sätt kan forskarna analysera patientprover och se avvikelser eller hitta effektiva behandlingar.

Insamlingen blir mer exakt

Förutom en tidsbesparing medför metoden att forskarna avbildar rätt saker på ett sätt som kan upprepas. Metoden kan även användas för att avbilda exakt samma cell i provet, men med olika typer av mikroskop.

– Vanligen är det människor som själva avgör vad som är rätt interaktion att fånga och vad som är tillräckligt bra data. Men faktum är att vi inte är så duktiga på att avgöra detta. Med datadriven smart mikroskopi kan du från data beskriva exakt vad du vill samla in och ta bort den mänskliga faktorn från själva insamlingsprocessen, säger Oscar André, doktorand vid Lunds universitet.

Studie:

Data-driven microscopy allows for automated context-specific acquisition of high-fidelity image data, Cell Reports Methods.

Kontakt:

Pontus Nordenfelt, forskare och docent i infektionsmedicin vid Lunds universitet, pontus.nordenfelt@med.lu.se