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研究人员专注于不健康的大脑以加快药物发现

尽管每年记录有4000万例脑震荡,但尚无针对它们或其他许多与脑有关的疾病的有效治疗方法。与国立卫生研究院的德拉甘·马里奇(Dragan Maric)合作,巴德里·罗桑(Badri Roysam),休·罗伊(Hugh Roy)和莉莉·克兰兹·库伦大学(Lillie Cranz Cullen)教授兼电气和计算机工程系主席,他的团队正在努力加快药物开发的速度,以治疗脑部疾病和脑震荡等损伤开发新工具。

Roysam在发表于《自然通讯》上的最新论文中说:“我们有兴趣以前所未有的方式绘制和分析不健康和经过药物处理的大脑组织,以一次揭示多个生物过程。”“这需要能够在较大的空间范围内(例如,全脑切片)记录覆盖全面的分子生物标志物的脑组织的高分辨率图像的能力,以及自动生成所有细胞的生物标志物表达的定量读数的能力。”

在国家神经疾病和中风研究所,马里克开发了一种创新的成像技术,该技术可以很容易地实现广泛应用,并有可能转变大脑研究,需要对脑组织的单个和连续切片进行全面的细胞分析。Roysam的实验室开发了基于深度神经网络的计算图像分析方法。Roysam的系统自动分析UH超级计算机上的图像,并可以一次显示多个过程-脑损伤,所测试药物的作用以及药物的潜在副作用。

“与现有的筛选技术相比,使用迭代免疫染色和计算分析,我们的方法更加灵活,可扩展和高效,可以使用直接或间接IHC免疫染色同时对多达10-100种不同的感兴趣的生物标志物进行多重成像和计算分析协议”。新工具包使用经过优化的10重免疫染色的重复周期和10色落射荧光成像来积累来自单个全脑切片的高度丰富的图像数据集,从中重建和分析无缝的信号校正马赛克。

这为更快的药物开发铺平了道路。“我们提出了一种直接方法,可以从连续的全脑切片中生成用于全面生物标志物的读数,从而表征所有主要的脑细胞类型,其范围从亚细胞区室,单个细胞,局部多细胞小生境到全脑区域从每片切成薄片,” Roysam说。

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