ИИ и голографическая визуализация ускоряют обнаружение вирусных бляшек
03:50, Июнь 25, 2023
Глубокое обучение и голографическая визуализация ускоряют обнаружение и количественную оценку вирусных бляшек. Вирусные инфекции бросали вызов человечеству на протяжении веков. Несмотря на прогрессивные научные достижения, борьба с вирусами продолжается, о чем свидетельствует недавняя пандемия COVID-19. В борьбе с этими вирусными инфекциями были разработаны различные методы обнаружения и количественного определения вирусов, что в значительной степени способствовало разработке важнейших вакцин и противовирусных препаратов. Среди этих методов анализ вирусных бляшек выделяется как золотой стандарт благодаря своей уникальной способности оценивать инфекционность вируса экономически эффективным способом путем наблюдения за образованием вирусных бляшек, вызванных вирусными инфекциями, над слоем клеток. Тем не менее, традиционные анализы вирусных бляшек требуют инкубационного периода от 2 до 14 дней с последующим окрашиванием образцов химическими веществами и визуальным осмотром человека для подсчета количества вирусных бляшек. Эта процедура занимает много времени и подвержена артефактам окрашивания и ошибкам подсчета, вызванным техническим персоналом. Поэтому срочно необходим точный, автоматизированный, быстрый и экономичный метод количественного определения вирусных бляшек. В новой статье, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering , группа ученых во главе с профессором Айдоганом Озданом из факультета электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработала быстрое, без пятен и автоматизированное обнаружение вирусных бляшек. система, основанная на голографии и глубоком обучении. Эта система включает в себя экономичное и высокопроизводительное устройство голографической визуализации, которое непрерывно отслеживает неокрашенные инфицированные вирусом клетки в процессе их инкубации. В каждом цикле визуализации эти покадровые голограммы, снятые устройством, периодически анализируются алгоритмом на основе искусственного интеллекта для автоматического обнаружения и подсчета вирусных бляшек, которые появляются из-за репликации вируса. Проверка концепции и эффективность этой системы были продемонстрированы с использованием трех различных типов вирусов : вируса везикулярного стоматита (VSV), вируса простого герпеса типа 1 (HSV-1) и вируса энцефаломиокардита (EMCV). Используя эту систему, исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе добились обнаружения более 90% вирусных бляшек VSV в течение 20 часов инкубации без какого-либо химического окрашивания, продемонстрировав экономию времени более чем на 24 часа по сравнению с традиционным анализом бляшек, который требует 48 часов. инкубации образцов. В случае HSV-1 и EMCV эта система эффективно сократила время обнаружения вирусных бляшек примерно на 48 и 20 часов соответственно по сравнению со временем обнаружения, необходимым для традиционного анализа вирусных бляшек на основе окрашивания. В дополнение к существенной экономии времени эта экономичная система, не содержащая красителей, может успешно идентифицировать отдельные вирусные бляшки в кластерах, в отличие от традиционных анализов вирусных бляшек, которые не позволяют отдельно обнаружить и подсчитать эти отдельные бляшки в кластерах из-за пространственного пространственного распределения. совпадение их подписей. Все эти результаты подчеркивают преобразующий потенциал этой системы обнаружения вирусных бляшек на основе ИИ для использования с различными анализами бляшек в вирусологии, что может помочь ускорить исследования по разработке вакцин и лекарств за счет значительного сокращения времени обнаружения, необходимого для традиционных анализов вирусных бляшек, и устранения химическое окрашивание и ручной подсчет полностью....
