Rúcanie múru sledovania pohybu buniek v embryogenéze

17. júl. 2018 • Biologické vedy

Rúcanie múru sledovania pohybu buniek v embryogenéze

Štúdium genetiky, vážnych chorôb či vývoj liekov sú dnes stále dôležitejšie. Veľký prínos v tejto oblasti výskumu prichádza zo štúdia embryí drobných živočíchov (bezstavovce, ale aj stavovce – drobné rybičky, myši...). Biológovia sa snažia zostrojiť „rodostromy“ buniek z 3D obrazových dát meniacich sa v čase (sekvencie 3D dát vytvorené v rôznom čase). Tieto rodostromy pomáhajú indikovať vplyv testovaných liekov alebo radiácie na skúmaného živočícha.

Manuálna rekonštrukcia takýchto rodostromov je časovo veľmi náročná, preto je potrebné spolupracovať s matematikmi a programátormi, ktorí sa snažia ušetriť čas automatizáciou manuálnej práce a spracovaním dát tak automaticky, ako je to len možné.

Ako teda my, matematici, programátori môžeme uľahčiť život biológom, pýta sa Ing. Jozef Urbán, PhD. z Katedry matematiky a deskriptívnej geometrie Stavebnej fakulty STU v Bratislave, pôsobiaci tiež v spoločnosti TatraMed Software s. r. o. So svojou prednáškou Breaking the wall of cell tracking in embryogenesis (Rúcanie múru sledovania pohybu buniek v embryogenéze) sa predstavil na podujatí Falling Walls Lab Slovakia. Vedúcim tímu je prof. RNDr. Karol Mikula, DrSc.

„Počas môjho inžinierskeho štúdia na odbore Matematicko-počítačové modelovanie (SvF STUBA) som pod vedením prof. RNDr. Karol Mikula, DrSc. a s podporou slovenskej firmy TatraMed Software s. r. o. navrhol metódu pre automatické hľadanie hladkých ciest idúcich stredom trubicových štruktúr. Algoritmus bol aplikovaný vo virtuálnej kolonoskopii, čo je neinvazívna vyšetrovacia metóda hrubého čreva. Metóda bola úspešne publikovaná a implementovaná. Neskôr som viedol študenta Martina Sokolovkého na bakalárskej práci s podobnou témou týkajúcou sa hľadania ciest v 2D rozvetvených štruktúrach s cieľom do budúcna v tejto téme pokračovať a rozšíriť ju do 3D. Zo skúseností s jednoduchými trubicovými 3D štruktúrami vieme, že tento prechod do 3D je jasný a je len otázkou implementácie. Takúto metódu by bolo možné aplikovať v oblasti spracovania medicínskeho obrazu dýchacích ciest a cievnych systémov,“ uvádza Ing. Jozef Urbán, PhD.

rozvetvenie buniek (branched cells)

Vráťme sa ale k problému, ktorý riešia biológovia. „Pre zjednodušenie si predstavme zjednodušený prípad biologického obrazu ako len jeden rez dát z mikroskopu, ktoré sa menia v čase. Ak dokážeme v týchto dátach detekovať a vyznačiť (vysegmentovať) jednotlivé bunky a tieto vyznačené oblasti z dát vytvorených v rôznom čase pospájame, zostrojíme 3D štruktúru, ktorá sa v prípade delenia buniek rozvetvuje. Ak potom chceme biológom umožniť sledovanie pohyby (delenia) buniek, resp. zostrojenie rodostromu buniek, nie je to nič viac ako len nájdenie rozvetvenej cesty v rozvetvenej štruktúre,“ vysvetľuje autor projektu.

Pokračuje, že opäť riešia problém, ktorému sa už venovali v oblasti spracovania medicínskeho obrazu. „Jediným rozdielom je, že ak uvažujeme o reálnych dátach, ide o 3D obraz meniaci sa v čase, teda 4D. Ale ako zo skúsenosti z prechodu z 2D do 3D už vieme, aj prechod z 3D do 4D štruktúr bude triviálny.“

Táto téma je ukážkou jednej z mnohých, ktorým sa realizačný tím venuje v rámci projektu, resp. tréningovej siete výskumníkov ImageInLife. „U nás na Slovensku na Stavebnej fakulte STU v Bratislave máme dve a vo firme TatraMed Software s. r. o. jednu výskumnícku pozíciu, kde pripravujeme mladých výskumníkov zo sveta (ďalších 11 pozícií je v iných európskych inštitúciách) a učíme ich ako poznatky z akademickej pôdy preniesť od praxe, resp. poznatky z jednej oblasti výskumu do druhej (spracovanie medicínskych dát vs. biologických dát z mikroskopu).“

Viac informácií o projekte Image In Life

*********************************************

Podujatie Falling Walls Lab Slovakia sa konalo 31. mája 2018 na Univerzite Komenského v Bratislave. Víťazka Mgr. Lucia Lauková získala finančnú odmenu, miestenku na svetové Falling Walls Lab finále, ktoré sa uskutoční dňa 8. novembra 2018 v Berlíne, a lístok na prestížnu konferenciu Falling Walls Conference o deň neskôr. Do berlínskeho finále postupuje 100 účastníkov z celého sveta. Traja víťazi získajú finančnú výhru a predovšetkým príležitosť zopakovať svoje prezentácie ďalší deň na hlavnom pódiu prestížnej Falling Walls Conference.

Na Slovensku išlo už o druhý ročník takéhoto podujatia. Mladí vedci a inovátori mali šancu predstaviť svoje návody riešení rozličných problémov. Účasť bola široká, svoje výskumné projekty a inšpiratívne myšlienky prezentovali vedci z Univerzity Komenského v Bratislave, Slovenskej technickej univerzity v Bratislave, Technickej univerzity v Košiciach, Matador Automation, ale aj Eyeblink. Išlo o témy z humanitnej oblasti, medicíny i techniky. Riešili aj problémy, ako je nedostatočné žmurkanie pred počítačom, mýtus o kole zodpovednej za metabolický syndróm, vývoj rýchleho a zodpovedného simulátora na hasenie lesného požiaru, ako spoločné rituály obohacujú spolužitie či nový pohľad na výrobcov robotov.

Nad podujatím Falling Walls Lab Slovakia prevzal záštitu premiér SR Peter Pellegrini, ktorý si vypočul inšpiratívne myšlienky mladých vedcov a víťazom odovzdal ocenenia.

Viac o súťaži Falling Walls Lab Slovakia

 

Odborný garant textu a fotografie poskytol: Ing. Jozef Urbán, PhD. z Katedry matematiky a deskriptívnej geometrie Stavebnej fakulty STU v Bratislave

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
Publikácie Veda v CENTRE
výtvarná súťaž TVT 2019
Aurelium - centrum vedy
Vedec roka 2018
QUARK
Prechod VK na VND - leto
fotografická súťaž TVT 2019
Noc výskumníkov 2019
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
TVT 2019
TVT 2018 články
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Aktivácia imunitného systému sa ukazuje ako dôležitá stratégia útoku na nádorové bunky.
Zistite viac