Otorgandole significado cuantitativo a imágenes microscópicas

El nuevo programa puede ser usado por varios investigadores múltiples para contestar preguntas sobre expresión de proteínas, morfología celular y organización celular en tejidos y cultivos celulares.

BioSig, la cual fue desarrollada por un grupo multidisciplinario en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley, CA, EUA), le suministra significado cuantitativo a las imágenes microscópicas en una forma que sugiere efectos de largo alcance para el campo llamado ‘fenómica'. La fenómica se refiere a las proteínas codificadas por un genoma, como se regulan y expresan en la célula y como interactúan entre sí para condicionar la respuesta de la célula a los estímulos exteriores y un microambiente cambiante.

Los investigadores en las ciencias biológicas se han enfrentado siempre a problemas debido a la complejidad de los sistemas que investigan. En primer lugar, cualquier sistema biológico muestra variaciones significativas. Si se junta con la variabilidad técnica en la preparación de las muestras, la representación de imágenes se vuelve bastante heterogénea: la coloración no es uniforme, las imágenes tienen artefactos y los compartimentos subcelulares se pueden superponer entre sí.

Cada compartimento dentro de la célula se debe separar claramente de sus vecinos en un proceso llamado segmentación. BioSig incorpora un programa de segmentación que elimina los artefactos y delinea claramente cada célula o núcleo en imágenes en 2-D, o en 3-D. El método es completamente automático y no requiere interacción humana como en otros programas de segmentación. El proceso reconoce las secciones curvas de las cubiertas o membranas de los núcleos. Calculando los ‘centroides' individuales de esta información, se pueden distinguir los objetos adyacentes inclusive cuando se superponen. Mediante cálculos adicionales se pueden obtener, con gran precisión, el sitio y la magnitud de las proteínas expresadas, las cuales se identifican con anticuerpos.

En la edición de Julio, 2002 de "Computer”, se presentan dos aplicaciones que ilustran la habilidad de BioSig para encontrar variables diferentes en situaciones complejas. Una se trata de un estudio in vitro de cómo las colonias de células de seno humanos e ven influidas por la matriz extracelular, mientras que el otro fue un estudio in vivo que observaba dos proteínas reguladoras importantes, que interactuaban para controlar la respuesta al daño en el ADN, en células mamarias de ratón. BioSig le permitió a los investigadores del estudio in vitro, establecer caminos por los cuales la radiación y un modificador proteico, actuando por separado o juntos, afectan la formación de estructuras cruciales en las células de seno humanas. En el estudio in vivo, BioSig fue usado para cuantificar el vínculo entre un factor extracelular y la respuesta intracelular en las glándulas mamarias de ratón.

Los desarrolladores de BioSig creen que al permitirle a los investigadores almacenar y acceder a grandes cantidades de información cuantitativa en imágenes, BioSig se vuelve útil en formas más prácticas que nunca.





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Lawrence Berkeley National Laboratory