[REVEAL] Mikroskopia neuronalna do badania zachowań komórek i manipulacji nimi

Zaburzenia homeostazy komórkowej leżą u podstaw wielu chorób i mogą przejawiać się jako nieprawidłowe struktury, funkcje i zachowania w komórkach ssaków. Heterogenność fenotypów komórek inicjujących nowotwory jest cechą charakterystyczną raka wątroby, wpływającą na jego agresywność i oporność na leczenie, co czyni go drugą co do wielkości przyczyną zachorowalności na świecie. Różnice te są często zbyt subtelne, aby je wykryć lub są niezwykle rzadkie, co podkreśla pilną potrzebę nowych narzędzi biofotoniki, które są w stanie wiarygodnie wykryć te zjawiska. Aby uzyskać dowody na procesy, które powodują heterogeniczność tkanek leżących u podstaw raka wątroby, w ramach projektu REVEAL proponujemy opracowanie "mikroskopu neuronalnego" - instrumentu, w którym sprzęt i oprogramowanie analityczne są płynnie zintegrowane i wykorzystują obliczeniowe sieci neuronowe do określania trajektorii komórek, tj. ewolucji fenotypów komórkowych. Oprogramowanie opiera się w dużym stopniu na wykorzystaniu sieci neuronowych do tworzenia obrazu, analizy komórek, przewidywania losów komórek i podejmowania decyzji w celu:

• obrazowania i analizowania w czasie zbliżonym do rzeczywistego zachowań tysięcy komórek równolegle;
• identyfikacji zmian w stanie komórek wskazujących na pochodzenie choroby;
• wskazania lokalizacji interesującej komórki, a sprzęt pozwoli na
• pobranie wybranych komórek do bioanalizy.

Podczas gdy obrazowanie żywych komórek dostarczy informacji o przeszłości komórki, analiza molekularna odzwierciedli obecny stan biologiczny komórki, a algorytm predykcyjny zasugeruje przyszły stan komórki. Proponowane przez nas ramy są przełomowe - wyobrażamy sobie przyszłość, w której mikroskopia żywych komórek i analiza biomolekularna będą tworzyć kontinuum, aby wygenerować kompleksowy biologiczny znacznik czasu dla każdej interesującej nas komórki; taki mikroskop neuronowy będzie nieoceniony w identyfikacji mechanizmów w początkach choroby.

Projekt realizowany jest w ramach europejskiego konsorcjum, na które składają się:

• Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Francja
• IPRASENSE, Francja
• Ecole Normale Supérieure de Lyon (ENS Lyon), Francja
• Ludwig Maximilian University of Munich (LMU), Niemcy
• Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico Milano (PCLM), Włochy
• Automated Lab Solutions GmbH (ALS), Niemcy
• Politechnika Warszawska (WUT), Polska