Las técnicas modernas de microscopía óptica proporcionan información extremadamente detallada sobre los órganos, pero los terabytes de datos que producen suelen ser casi imposibles de procesar. Nuevo software, desarrollado por un equipo dirigido por el científico del MDC Dr. Stephan Preibisch y ahora presentado en Métodos de la naturaleza , está ayudando a los investigadores a dar sentido a estos montones de datos.

Funciona casi como una varita mágica. Con la ayuda de algunos trucos y artimañas químicas, Desde hace unos años, los científicos han podido hacer transparentes grandes estructuras como cerebros de ratón y organoides humanos. CLARITY es quizás la más conocida de las muchas técnicas diferentes de limpieza de muestras, con el que casi cualquier objeto de estudio puede hacerse casi tan transparente como el agua. Esto permite a los investigadores investigar las estructuras celulares de formas en las que antes solo podían soñar.

Y eso no es todo. En 2015, se presentó en la revista otro truco de magia, llamado microscopía de expansión. Ciencias . Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge descubrió que era posible expandir porciones ultrafinas de cerebro de ratón casi cinco veces su volumen original. permitiendo así que las muestras sean examinadas con mayor detalle.

El software trae órdenes al caos de datos

"Con la ayuda de microscopios de hoja de luz modernos, que ahora se encuentran en muchos laboratorios, Las grandes muestras procesadas por estos métodos se pueden obtener rápidamente "dice el Dr. Stephan Preibisch, jefe del grupo de investigación en Microscopía, Análisis de imágenes y modelado de organismos en desarrollo en el Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín (BIMSB) del MDC. "El problema, sin embargo, es que el procedimiento genera cantidades tan grandes de datos (varios terabytes) que los investigadores a menudo tienen dificultades para examinar y organizar los datos ".

Para crear orden en el caos, Preibisch y su equipo han desarrollado un programa de software que, después de una compleja reconstrucción de los datos, se parece un poco a Google Maps en modo 3-D. "No solo se puede obtener una descripción general del panorama general, pero también puede hacer zoom para examinar específicamente estructuras individuales con la resolución deseada, "explica Preibisch, que ha bautizado el software "BigStitcher". Ahora, el programa de computadora, que cualquier científico interesado puede utilizar, ha sido presentado en la revista científica Métodos de la naturaleza .

Un equipo de doce investigadores de Berlín, Munich, el Reino Unido, y los Estados Unidos participaron en el desarrollo. Los dos autores principales del artículo son David Hoerl, de Ludwig-Maximilians-Universitaet Muenchen, el Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín (BIMSB) del MDC, así como el investigador del MDC Dr. Fabio Rojas Rusak. Los investigadores muestran en su artículo que los algoritmos se pueden utilizar para reconstruir y escalar los datos adquiridos por microscopía de hoja de luz de tal manera que hace innecesario un superordenador. "Nuestro software se ejecuta en cualquier computadora estándar, ", dice Preibisch. Esto permite que los datos se compartan fácilmente entre los equipos de investigación".

También se determina la calidad de los datos

El desarrollo de BigStitcher comenzó hace unos diez años. "En ese tiempo, Todavía era un doctorado. estudiante y estaba pensando mucho en cómo manejar mejor cantidades muy grandes de datos, "recuerda Preibisch." Los marcos que creamos en ese entonces nos han ayudado a abordar con éxito un problema muy actual ". Pero, por supuesto, él añade, También se incorporaron muchos algoritmos nuevos al software.

BigStitcher puede visualizar en la pantalla las muestras previamente fotografiadas en cualquier nivel de detalle deseado, pero también puede hacer mucho más. "El software evalúa automáticamente la calidad de los datos adquiridos, ", dice Preibisch. Esto suele ser mejor en algunas partes del objeto que se está estudiando que en otras". A veces, por ejemplo, la limpieza no funciona tan bien en un área en particular, lo que significa que allí se capturan menos detalles, "explica el investigador del MDC.

"Cuanto más brillante sea una región en particular, decir, se muestra un cerebro de ratón o un órgano humano en la pantalla, cuanto mayor sea la validez y fiabilidad de los datos adquiridos, "dice Preibisch, describiendo esta característica adicional de su software. Y debido a que incluso las mejores técnicas de limpieza nunca logran una transparencia del 100 por ciento de la muestra, el software permite a los usuarios rotar y girar la imagen capturada por el microscopio en cualquier dirección en la pantalla. Por tanto, es posible ver la muestra desde cualquier ángulo. "Esta es otra característica nueva de nuestro software, "dice Preibisch.

Cualquiera puede descargar el software gratis

La función de zoom permite a los biólogos encontrar respuestas a muchas preguntas, tales como:¿En qué parte del cerebro tiene lugar actualmente la división celular? ¿Dónde se expresa el ARN? ¿O dónde terminan las proyecciones neuronales particulares? "Para descubrir todo esto, primero es necesario obtener una visión general de todo el objeto de estudio, pero luego poder hacer zoom para ver los detalles más pequeños en alta resolución, "explica Preibisch. Por lo tanto, Hoy en día, muchos laboratorios necesitan software como BigStitcher. El programa se distribuye dentro del marco de Fiji, donde cualquier científico interesado puede descargar y utilizar el complemento de forma gratuita.