זיהוי ותחום מבני תאים בתמונות מיקרוסקופיה הוא קריטי להבנת תהליכי החיים המורכבים. משימה זו נקראת "פילוח" והיא מאפשרת מגוון של יישומים, כגון ניתוח התגובה של תאים לטיפולי תרופות, או השוואה בין מבני תאים בגנוטיפים שונים. כבר ניתן היה לבצע פילוח אוטומטי של אותם מבנים ביולוגיים אך השיטות הייעודיות עבדו רק בתנאים ספציפיים והתאמתן לתנאים חדשים הייתה יקרה. צוות מחקר בינלאומי בראשות אוניברסיטת גטינגן פיתח כעת שיטה על ידי הסבה מחדש של מגזר התוכנה הקיים מבוסס AI כל דבר על יותר מ -17,000 תמונות מיקרוסקופיה עם למעלה מ- 2 מיליון מבנים המוצגים ביד. המודל החדש שלהם נקרא קטע כל דבר למיקרוסקופיה והוא יכול במדויק לפלח תמונות של רקמות, תאים ומבנים דומים במגוון רחב של הגדרות. כדי להנגיש את החוקרים והרופאים הרפואיים, הם גם יצרו את μSAM, תוכנה ידידותית למשתמש כדי "לפלח כל דבר" בתמונות מיקרוסקופיה. עבודתם פורסמה ב שיטות טבעו
כדי להתאים את התוכנה הקיימת למיקרוסקופיה, צוות המחקר העריך אותה תחילה על קבוצה גדולה של נתוני קוד פתוח, שהראו את הפוטנציאל של המודל לפילוח מיקרוסקופיה. כדי לשפר את האיכות, הצוות אישר אותו על מערך נתונים גדול של מיקרוסקופיה. זה שיפר באופן דרמטי את ביצועי המודל לפילוח תאים, גרעינים ומבנים זעירים בתאים המכונים אברונים. לאחר מכן הצוות יצר את התוכנה שלהם, μSAM, המאפשרת לחוקרים ורופאים רפואיים לנתח תמונות ללא צורך לצבוע תחילה באופן ידני מבנים או לאמן מודל AI ספציפי. התוכנה כבר נמצאת בשימוש רחב בינלאומי, למשל לנתח תאי עצב באוזן כחלק מפרויקט בנושא שיקום שמיעה, לפלח תאי גידול מלאכותיים למחקר סרטן, או לניתוח תמונות מיקרוסקופיה אלקטרונית של סלעים וולקניים.
ניתוח תאים או מבנים אחרים הוא אחת המשימות המאתגרות ביותר עבור חוקרים העובדים במיקרוסקופיה והיא משימה חשובה הן למחקר בסיסי בביולוגיה והן לאבחון רפואי. הקבוצה שלי מתמחה בבניית כלים לאוטומציה של משימות כאלה ולעתים קרובות אנו מתבקשים על ידי החוקרים לעזור. לפני פיתוח קטע משהו למיקרוסקופיה, היינו צריכים לבקש מהם להעיר תחילה המון מבנים ביד-משימה קשה וגוזלת זמן. μSAM שינה את זה! משימות ששימשו לנקוט שבועות של מאמץ ידני קפדני ניתנות לאוטומציה תוך מספר שעות, מכיוון שהמודל יכול לפלח כל סוג של מבנה ביולוגי עם כמה לחיצות ואז ניתן לשפר עוד יותר כדי להפוך את המשימה לאוטומטית בעזרת הכלי שלנו. זה מאפשר יישומים חדשים רבים, וכבר השתמשנו בו במגוון רחב של פרויקטים, החל מביולוגיה תאים בסיסיים וכלה בפיתוח כלים להמלצת טיפול בטיפולי סרטן. "
פרופסור ג'וניור קונסטנטין פאפ במכון למדעי המחשב באוניברסיטת גטינגן
