Billedanalyse teknik giver bedre forståelse af hjertecellefejl

Hjertesygdomme er den største dødsårsag i USA og andre industrialiserede lande, og mange patienter står over for begrænsede behandlingsmuligheder. Heldigvis, stamcellebiologi har gjort det muligt for forskere at producere et stort antal kardiomyocytter, cellerne, der udgør hjertet eller hjertemusklen og har potentiale til at blive brugt i avancerede lægemiddelskærme og cellebaserede terapier.

En af faldgruberne ved disse stamcellegenererede kardiomyocytter er, at de ikke repræsenterer voksne menneskelige kardiomyocytter, men forbliver umodne uden yderligere indgreb. Derudover nuværende billedanalyse teknikker tillader ikke forskere at analysere heterogene, multidirektional, stribede myofibriller typiske for umodne celler for at bestemme, hvornår nye interventioner lokker cellerne til at organisere.

I Journal of Applied Physics , forskere viser en algoritme, der kombinerer gradientmetoder med hurtige Fourier -transformationer, scanningsgradienten Fourier transform eller SGFT teknik, at kvantificere myofibrilstrukturer i hjerteceller med betydelig nøjagtighed. Myofibriller er den aflange kontraktile enhed i en muskelcelle.

"Hvis du ser på voksent menneskeligt hjertevæv, alt er ikke i perfekt overensstemmelse. Alt er ikke stablet pænt og pænt som en reol, "sagde Wendy Crone, en forfatter til papiret. "Strukturerne er mere komplicerede. Vi ville være i stand til at kvantificere organisationen."

Dette analyseniveau, kombineret med nye nye undersøgelser af virkningerne af cellemutation, har potentiale til at producere ny indsigt om de mekanismer, der ligger til grund for dannelsen af ​​myofibriller og forskellige kardiomyopatier, som gør det sværere for hjertemusklen at pumpe blod til resten af ​​kroppen.

"Der er myofibril uorden i visse hjertesygdomme, "sagde Crone." Med vores teknik, vi kan kvantificere uorden, som giver en bedre forståelse af sværhedsgraden af ​​sygdom i hjerteceller. "

Det heterogene, stribet mønster, at denne nye metode kan opdage og kvantificere forekommer i utallige andre tilfælde inden for biologi og andre steder. For eksempel, SGFT -teknikken registrerer tydeligt fordelingen af ​​kollagenorganisation og orientering i brystvævsbiopsier, hvilket er signifikant, da brystvæv med kræft har mere organiserede kollagenstrukturer. Som tidligere undersøgelser har vist, kollagenfibrenes morfologi i brystkræftvæv er en stærk prognostisk indikator for tumorens malignitet.

SGFT -teknikken kan også potentielt bruges til at kvantificere striated mønstre i tidlige stadie neuroner afledt af stamceller.

"Vores kode kan kvantificere organisationen af ​​neurale rosetter, også, "sagde Crone.