Nová zobrazovací metoda pomůže rychleji identifikovat například rakovinné tkáně

Šetří čas strávený v laboratoři a zároveň zprostředkuje podrobné informace o dějích třeba v nádorech nebo zánětech. Nový software, který vyvinuli vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR ve spolupráci s kolegy z univerzity v německém Münsteru, výrazně urychluje a zjednodušuje popis chemických látek v tkáních. Nástroj umožňuje badatelům molekuly s jistotou identifikovat i zobrazovat jejich přítomnost v orgánech. Článek vyšel v prestižním vědeckém časopise Nature Communications.

Vědci software pojmenovali SIMSEF, což je zkratka pro Spatial ion mobility-scheduled exhaustive fragmentation. Kromě badatelů z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a z univerzity v Münsteru se do práce na něm zapojili také vývojáři nejmodernějšího hmotnostního spektrometru TimsTOF fleX od společnosti Bruker Daltonics. Toto sofistikované zařízení umožňuje objasnit složení molekul pomocí měření pohyblivosti iontů na vysoké úrovni.

Robin Schmid z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

„Až dosud mohli vědci pomocí hmotnostního spektrometru zjistit, jaký je chemický vzorec sledované molekuly, ovšem když se pak podívali do databáze a snažili se tuto látku identifikovat, bylo to velmi obtížné. Vzorek totiž může obsahovat velké množství různých lipidů a jejich kombinací, které se biologicky často značně liší. Teď je díky novému algoritmu možné nahlédnout do nitra molekuly, zjistit, z čeho se skládá, a dokonce porovnat obrázky mezi sebou,“ vysvětluje Robin Schmid, který projekt SIMSEF v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR zaštiťuje.

Tímto způsobem lze podle něj získat například i tak podstatnou informaci, že určitá část mozku obsahuje odlišný typ lipidu než jiná část tohoto orgánu. A taky, že se tento konkrétní lipid nevyskytuje v žádné jiné tkáni.

Pravá ruka lékařů
Software SIMSEF vznikl ve spolupráci s lékaři z německých a švýcarských univerzit. Pro svět medicíny je zásadní zejména to, že urychlí detekování klinických biomarkerů pro diagnostiku. Velmi rychlé zjištění toho, zda mají lékaři co do činění s lipidem či metabolitem, který se nachází jen v nádorové táni, je totiž stěžejní v rozhodování o další léčbě.

Schéma SIMSEF

Nový algoritmus je součástí otevřeného softwaru MZmine, který od roku 2005 pomáhá odborníkům po celém světě analyzovat data z hmotnostní spektrometrie.

„Podle mě je vždycky úžasné, když dalším lidem nejen umožníme vylepšovat pracovní podmínky pro jejich výzkum, ale taky o něm komunikovat s ostatními odborníky. Díky zpětné vazbě ze strany vědecké komunity v MZmine se posouvají i samotné výsledky bádání,“ dodává Robin Schmid.

Pomocník jménem MZmine
U zrodu MZmine stál jeho kolega z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR Tomáš Pluskal, který mezinárodní projekt koordinuje. Třetí generace tohoto softwaru, o níž letos na jaře informoval časopis Nature Biotechnology, dokáže zpracovat až osm tisíc vzorků během hodiny. Člověku by přitom manuální analýza jediného z nich zabrala půl roku. Nově vyvinuté algoritmy tohoto projektu dál rozšiřují jeho stávající možnosti včetně kombinování dat z analytických a zobrazovacích metod, což dosud žádný akademický ani komerční software neumožňoval.

Ředitel Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR Jan Konvalinka

„O strojovém učení a umělé inteligenci dnes mluví všichni. Naši kolegové z týmu Tomáše Pluskala ji už využívají k řešení velmi specifických problémů ve výzkumu i klinické praxi,“ podotýká ředitel Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR Jan Konvalinka.

Rozhovor s Tomášem Pluskalem si můžete přečíst v aktuálním čísle oficiálního čtvrtletníku Akademie věd ČR A / Magazín.

Připravila: Radka Římanová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, s využitím tiskové zprávy Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR
Foto: Shutterstock; Dominik Bouma, Ústav organické chemie a biochemie AV ČR

Text je uvolněn pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• Nový vodíkový elektrolyzér ukládá energii z obnovitelných zdrojů
• Chemičkou jsem se chtěla stát už od čtrnácti let, říká Adéla Šimková
• Vědci vyvinuli novou kontrastní látku, která pomůže včas odhalit skryté nemoci
• Rostliny v sobě mají neuvěřitelné chemické bohatství, říká Tomáš Pluskal
• Krotitelé molekul: vědci objevili, jak zvýšit kapacitu molekulárních čipů
• Od vynálezu k praxi. Firma vyzkouší metodu jednodušší výroby metanolu
• Badatelé představili 3D materiály pro rekonstrukční a plastickou chirurgii
• Proč se Země a Venuše vyvinuly odlišně? Napoví mise, jíž se účastní i Češi
• AMULET se zaměří na vývoj multiškálových materiálů, získal téměř půl miliardy
• Počítačový model ucha: čeští vědci vyvinuli unikátní nástroj ke zkoumání sluchu