Mapeo cerebral completo impulsado por inteligencia artificial con hibridación in situ altamente multiplexada

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Biología Molecular
• Bioimagen

Sus antecedentes:

• La obtención de imágenes 3D con resolución de célula única une la investigación a nivel de órgano y celular en el desarrollo y la enfermedad.
• La obtención de imágenes de órganos completos actual es limitada por la tinción restringida de marcadores moleculares y la falta de cuantificación precisa de la población celular.
• El mapeo espacial preciso de los ecosistemas celulares es crucial para comprender procesos biológicos complejos y mecanismos de enfermedad.

Objetivo del estudio:

• Presentar una técnica de tinción de todo el montaje altamente multiplexada para imágenes de tejido 3D.
• Desarrollar un flujo de trabajo impulsado por inteligencia artificial (IA) para un mapeo espacial celular preciso.
• Proporcionar un marco sistemático para analizar ecosistemas celulares e investigar vulnerabilidades de enfermedades.

Principales métodos:

• Se desarrolló mFISH3D (Hibridación in situ de fluorescencia multiplexada en 3D), una técnica para la aplicación repetida de FISH.
• Se aplicó mFISH3D para visualizar 10 tipos de ARNm en cerebros intactos de ratón y humanos.
• Se integró un flujo de trabajo impulsado por IA para el mapeo y la cuantificación espacial automatizada de células, reduciendo la anotación manual.

Principales resultados:

• mFISH3D permite la visualización de múltiples dianas de ARNm en órganos intactos con resolución de célula única.
• El flujo de trabajo de IA mejora significativamente la precisión en el mapeo espacial de células en grandes volúmenes de tejido.
• Se demostró una aplicación exitosa en especímenes de cerebro de ratón y humano.

Conclusiones:

• La integración de mFISH3D y IA proporciona un marco poderoso para analizar ecosistemas celulares complejos.
• Este enfoque facilita la investigación integral de las vulnerabilidades celulares en la enfermedad.
• Los avances en imágenes 3D y análisis de IA abren nuevas vías para la investigación del desarrollo y la enfermedad.