KI für das Zell-Tracking und die Massenspektrometrie

Forschung: Mark Zuckerberg fördert KI zur Bildanalyse für das Zell-Tracking und die Massenspektrometrie

KI für das Zell-Tracking und die Massenspektrometrie: Laut Leibnitz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) fördern Mark Zuckerberg und seine Frau Priscilla Chan die Weiterentwicklung der Dortmunder Bildanalyse-Plattform napari zur besseren Analyse mikroskopischer und biochemischer Aufnahmen. Mit jeweils 20.000 Euro werden die Software zur Bildanalyse des Zell-Trackings als auch die der Massenspektrometrie-Analyse gefördert.

Derzeitige Problemstellung beim Zell-Tracking und der Massenspektrometrie-Analyse

Zell-Tracking

Um z.B. die Bewegung von Tumorzellen besser analysieren und besser einordnen zu können, müssen viele mikroskopischen Aufnahmen gemacht werden. Beim Zell-Tracking werden die Zellen erst segmentiert und dann in einen örtlich-zeitlichen Zusammenhang gebracht. So lassen sich die Migration von Zellen oder die Zellteilung besser erkennen.
Eine automatische Zellverfolgung funktioniert derzeit nur begrenzt und Biomediziner müssen zeitaufwendige Nachbesserungen durchführen. Derzeitige Methoden erzeugen große Datenmengen, die von den Forschenden kaum nachzuvollziehen und auszuwerten sind.

Massenspektrometrie

Bei der Massenspektrometrie erkennen Chemiker Substanzen aufgrund ihrer Masse. Das Massenspektrometer misst das Masse-zu-Ladungsverhältnis m/q von Teilchen und kann so die Art und Menge der vorhandenen Teilchen analysieren. Forschende stellen mit Hilfe des Massenspektrometers z.B. fest, welche Stoffwechselprodukte in welcher Menge vorhanden sind. Biochemiker können so metabolische und zelluläre Auflösungen feststellen, die mit Gewebeaufnahmen verglichen werden können.

Napari-Aufrüstung mit KI für Zell-Tracking und Massenspektrometrie

KI Software für Biomediziner

Um die Daten der Wissenschaftler zu optimieren und sie nicht regelmäßig händisch nachbessern zu müssen, will der Leiter der Nachwuchsgruppe AMBIOM Dr. Jianxu Chen mit seinem Team gemeinsam mit Immunologen am ISAS, dem Universitätsklinikum Essen und der Universität Duisburg-Essen kooperieren. Die geförderte Software.“Human-in-the-Cell-Tracking“ soll die drei Module Segmentierung, Tracking und Analyse enthalten. Um die KI zu trainieren, sollen Wissenschaftler direkt händisch in die Automatisierung eingreifen können, um Fehler der Automatik auszubessern und diese Prozesse in Zukunft zu beschleunigen. Menschliches Eingreifen soll nach dem Training der KI weitgehend überflüssig werden. Die Daten sollen weltweit zur Nutzung für andere Biomediziner zum Abgleich und zur Weiterentwicklung zur Verfügung gestellt werden.

Dr. Prasad Phapale, Chemiker und Leiter von Spatial Metabolomics, will mit dem Plug-In „Biochemical Spectrometry Imaging Data“ die Massenspektrometrie-Daten mit anderen Bildformaten fusionieren, sodass Wissenschaftler weltweit die MSI-Bilder mit Metaboliten-Datenbanken abgleichen können sowie mit weiteren Bildern, etwa aus der Mikroskopie.

Gefördert wird die KI für das Zell-Tracking und die Massenspektronomie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie von der Chan Zuckerberg Initiative (CZI).