Zrobotyzowany mikroskop przyspiesza patologię

Wizerunek Cody'ego Daniela brielle domings

Cody Daniel ’11 był uczniem liceum szukającym skomplikowanych figli do grania swoim przyjaciołom, kiedy natknął się na historię włamań w MIT. Uważam, że wywrotowa kultura MIT jest bardzo ekscytująca i uwielbiam charakter studentów, mówi. Teraz, studiując inżynierię mechaniczną jako jeden z tych studentów, podważa status quo w znacznie poważniejszy sposób – wprowadzając obrazowanie 3D na dużą skalę na polu patologii, gdzie może przynieść bezprecedensowe naukowe spostrzeżenia.

To właśnie podczas nocnej, dziwacznej rozmowy na imprezie Steer Roast w Senior House MIT Daniel po raz pierwszy spotkał Todda Huffmana, z którym później połączył siły, aby założyć 3Scan, firmę biotechnologiczną, która zmienia sposób, w jaki rozumiemy ludzką biologię. On i ja zaczęliśmy rozmawiać o przyszłych technologiach, neuronauce i przesyłaniu danych mózgowych – mówi.

Kiedy się poznali, Huffman pracował w laboratorium nieżyjącego już Bruce'a McCormicka, informatyka i założyciela Brain Networks Lab na Texas A&M University. McCormick był pionierem technologii mikroskopu skaningowego (KESM), która rejestruje obrazy o wysokiej rozdzielczości cienko pociętych warstw tkanki, umożliwiając tworzenie cyfrowych obrazów 3D struktur komórkowych. Obaj zdali sobie sprawę, że dzięki doświadczeniu Daniela w zakresie inżynierii i oprzyrządowania mogą skomercjalizować prototyp McCormicka i wykorzystać go do automatyzacji wielu żmudnych prac, które zwykle wykonują patolodzy, badając próbki narządów, tkanek i płynów w celu zbadania i zdiagnozowania choroby.

Patologia zazwyczaj polega na ręcznym cięciu próbek tkanek, umieszczaniu każdej próbki między dwoma kawałkami szkła i badaniu pod mikroskopem. Metoda pozostaje w dużej mierze niezmieniona od ponad 150 lat. Człowiek może zazwyczaj przetworzyć około 12 plastrów próbki na godzinę.

Po lewej: ludzka tkanka mięśniowa; Po prawej: jelito myszy

3Scan znacznie przyspiesza ten proces. Jego narzędzie KESM wykorzystuje zautomatyzowany nóż diamentowy do cięcia próbek z szybkością 1000 skrawków na godzinę, jednocześnie skanując obraz każdego skrawka, a następnie nakładając te skany na warstwy, aby utworzyć model tkanki 3D o rozdzielczości w skali mikronów, podobnie jak w przypadku skanu CT.

Platforma 3Scan ma potencjał, aby wyjaśnić mechanizmy, dzięki którym procesy biologiczne stają się nieprawidłowe, co może poprawić diagnostykę, mówi Daniel. Jest tylko tyle tkanek, które jedna osoba może zobaczyć w ciągu swojego życia, a jeśli zdołamy zbudować coś, co przygląda się patologiom w wielu różnych grupach demograficznych, w wielu różnych przypadkach i chorobach, możemy uzyskać lepszy wgląd, argumentuje. Istnieją również doniesienia, które pokazują, że patolodzy osiągają konsensus w sprawie 80% przypadków. To dość wysoki wskaźnik sukcesu – chyba że to twoja diagnoza, w którym to przypadku jest to bardzo przerażające.

Gdy narzędzia 3Scan wykonają obrazowanie i wstępne analizy, dane są wysyłane z powrotem do patologów, którzy badają i tłumaczą wyniki. „Lubimy sobie wyobrażać patologa jako dyrygenta orkiestry robotów, które potrafią tam wychodzić i obrazować rozległe dziedziny biologii”, mówi Daniel. Patolog odgrywa kluczową rolę w byciu świadomą ludzką perspektywą, odróżniając to, co w tej biologii jest patologiczne od normalnego.

ukryć