Нейросеть помогла создать искусственную сетчатку

Нейросеть помогла создать искусственную сетчатку

Исследователи из России и США придумали нейросеть, которая способна распознавать ткани формирующейся сетчатки. Алгоритм поможет быстро выращивать искусственные сетчатки для пересадки. Работа учёных опубликована в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience.

В многоклеточных организмах каждый орган и ткань состоят из клеток с разными функциями и свойствами. Но при рождении все клетки одинаковые — стволовые. Свои специфические свойства они приобретают со временем, в результате процесса дифференцировки. После этого группы клеток образуют разные ткани и органы.

Чтобы воспроизвести этот процесс в лаборатории учёные сегодня используют метод дифференцировки в трëхмерных клеточных агрегатах — органоидах. Такая технология уже показала свою эффективность для исследования роста сетчатки, мозга, внутреннего уха, кишечника, поджелудочной железы и других тканей. Полученная с помощью такого метода ткань или полученный орган оказываются очень похожими на естественные.

Некоторые этапы этого процесса связаны со значительной долей случайности, из-за чего в искусственных органах и тканях количество клеток с определённой функцией может отличаться. Это значит, что для воспроизводимости экспериментов и надежности при клинических применениях необходимо уметь определять, какие клетки смогли дифференцироваться, а какие — нет.

Чтобы определить дифференцированные клетки при работе с тканями специалисты используют флуоресцентные белки. Для этого ген светящегося белка добавляют в ДНК клеток, в результате чего последние начинают его синтезировать, когда проходят нужную стадию развития. Но такой метод не подходит для создания трансплантируемых органов и тканей.

Поэтому авторы новой работы предложили альтернативный подход для анализа, который основан на структуре самой ткани. На данный момент нет надëжных и объективных критериев, которые позволяли бы предсказать качество дифференцировки клеток. Чтобы решить проблему отбора лучших тканей сетчатки для дальнейшей трансплантации и других применений, исследователи решили создать нейросетевой алгоритм.

Они обучили программу находить ткани развивающейся сетчатки с помощью фотографий, полученных на простом световом микроскопе. Сначала авторы попросили экспертов идентифицировать на 1200 изображениях дифференцированные клетки с помощью флуоресцентных белков. Нейросеть обучили на 750 изображениях, ещё 150 были использованы для валидации и 250 — для тестов.

После проверки всех предсказаний оказалось, что люди определяли дифференцированные клетки с точностью около 67%, в то время как нейросеть имела точность 84%. Учёные теперь планируют использовать новую технологию для распознавания дифференцировавшихся клеток других органов. Нейросеть позволит удешевить этот процесс, а также увеличить его скорость.

Автор: Никита Шевцев
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: