Anonim

Virtual Biobank revolusjonerer tilgangen til humant kreftvev

Medisinsk

Alayna Hansen

14. februar 2018

3 bilder

Lederforskere Dr Palmer, Dr. Flynn og Dr Martin med 3D-kreftvevsbiopsi, en online-prøve gjort mulig av The Virtual Biobank (Kreditt: University of Newcastle)

I et trekk som kan revolusjonere utviklingen av nye kreftbehandlinger, har forskere fra University of Newcastle og Hunter Medical Research Institute (HMRI) opprettet verdens første virtuelle plattform for å være vert for 3D-kopier av humant kreftvev.

Hittil har pasientprøver donert av pasienter bare vært tilgjengelig på forespørsel fra fysiske biobanker som er lokalisert lokalt. Prosessen kan ta noen måneder for clearance og prøvene kan vanligvis ikke gjenbrukes når de er undersøkt. Som en måte å forbedre dette scenariet, har et team ledet av Dr Jamie Flynn, Dr. Antony Martin og Dr. William Palmer etablert The Virtual Biobank.

Lederforsker Dr Antony Martin forteller oss at inspirasjonen til prosjektet kom fra et helt annet felt.

"Jeg var heldig nok til å bruke noen få måneder på å jobbe sammen med CSIRO forskere som hadde et stort prosjekt i retning av digitalisering av insekter i naturlig historie, " sier dr martin. "Samtidig hadde mine kolleger og jeg gjort gjennombrudd i 3D-bildebehandling av interne 3D-mikrostrukturer og celler i kreftvev oppnådd fra fysiske biobanker. Jeg trodde, hvis de gjør dette for insekter, hvorfor ikke for disse verdifulle kreftprøver? "

Den elektroniske plattformen gjør det mulig for alle som har en datamaskin å få tilgang til virtuelle kopier av tumorprøver fra Hunter Cancer Biobank, samt viktig klinisk og molekylær informasjon.

"Fysiske menneskelige vevsprøver som doneres for forskning, lagres på en desentral måte uten standardisert metadatasjema, " forklarer dr. Martin. "Dette gjør det vanskelig å få tilgang til og sammenligne prøver hentet fra ulike sykehus og forskjellige studier. Ved å virtualisere de identifiserte prøvene, håper vi å redusere disse barrierer ved å lage prøver tilgjengelig online til forskere. "

Denne unike nettdatabasen, som hittil består av 20 brystkreftprøver, sikrer at den fysiske prøven forblir intakt og gir informasjon om sjeldne kreftformer som ellers ville være begrenset.

"Kreftforskning har blitt et beregnende tungt foretak og de mer standardiserte datasettene som er tilgjengelige, desto kraftigere er analysen og konklusjonene som kan trekkes, sier Dr. Martin. "Fram til nå kunne de ikke visuelt se de mikrostrukturelle endringene som forekommer på ulike stadier av kreft. For eksempel, åpne opp denne ressursen for alle med interesse for medisinsk forskning, inkludert beregningsbiologer over hele verden, vil tillate funn som vi ennå ikke kan Forestill deg."

Et krystallklart perspektiv

For å opprette disse avanserte 3D-bildene brukte forskerne et håndbygget lasermikroskop, utviklet i 2016-studien ved 3D-væskefjerner og lysarkmikroskopfasilitet, basert på HMRI. I stedet for å analysere et tynt stykke av prøven, produserer CLARITY-lysarket klare, detaljerte 3D-bilder av hele vevet på mobilnivå i en prosess som bare tar noen minutter.

Samarbeid er nøkkelen

Arbeidet med kollegaer fra University of Newcastles IT-avdeling og Library Research Services, forbedres effektiviteten av den felles databasen ved hjelp av innebygde spesialiserte programvareverktøy som ellers ville være for dyrt for forskere å få tilgang til.

"Vi ønsket virkelig å gjøre Virtual Biobank interaktive og dynamiske, så med ledende utvikler, Dr Bill Pascoe, og Academic Research Computing Support Team (ARCS), utviklet vi en programvare verktøykasse for andre mennesker å bidra med tilleggsinformasjon som funn fra deres egne undersøkelser, sier dr. martin Martin. "Brukere kan også lage gratis 3D-bilder gratis ved å laste opp sine egne mikroskopiedata til vår Terastitcher Pipeline, og eliminere behovet for dyre kommersiell programvare som vanligvis koster opptil $ 50.000. "

Biobanken inneholder også en "Tissue Tracker " som automatisk samler metadata slik at alle nye vevsprøver kan katalogiseres og eksperimenter enkelt repliseres.

Nye muligheter

Selv om Biobanken fortsatt er i sine tidlige stadier, er prosessene som brukes av teamet gjeldende for noe kreftvev. I fremtidige studier håper forskere å utvide sin rekkevidde til nye områder av kreftforskning og utdanning, samt lette tverrfaglig samhandling med ingeniørvitenskap og datavitenskap.

"Vi er glade for mulighetene som kombinasjonen av 3D-bildebehandling av eksempler og virtuell virkelighet skaper, " sier dr. Martin. "Dette er virtualiserte bilder av ekte biologiske eksempler, og visning av disse i virtuell virkelighet vil være et verdifullt pedagogisk verktøy. Utover det kan jeg forestille seg en fremtid hvor biopsier kan undersøkes av eksperter eksternt via virtuell virkelighet. På samme måte kan en kirurg studer ekte biopsier tatt fra historiske casestudier før du utfører en prosedyre og bruk disse til å hjelpe til med pasientbeslutningsprosesser før kirurgi. "

Kilde: University of Newcastle

Cellekjernene er avbildet her i rødt, og bakgrunnsstrukturer og fibre er grønne i en 3D brystkreftbiopsi (0, 06 tommer i diameter) (Kreditt: University of Newcastle)

Lederforskere Dr Palmer, Dr. Flynn og Dr Martin med 3D-kreftvevsbiopsi, en online-prøve gjort mulig av The Virtual Biobank (Kreditt: University of Newcastle)

Dr Jamie Flynn, Dr Antony Martin og Dr William Palmer utenfor Hunter Medical Research Institute (Kreditt: University of Newcastle)

Anbefalt Redaksjonens