27.5.2024
Uusi tekoälyalusta mikroskooppikuvien analyysiin avaa uusia ovia biologian ja lääketieteen tutkimukseen
Biotieteiden tutkijat saavat uusia resursseja hyödyntää uraauurtavia tekniikoita mikroskooppikuvien analysointiin. Tämän mahdollistaa DL4MicEverywhere-alusta, joka mahdollistaa tekoälyn (AI) käytön mikroskooppikuvien analysoinnissa ilman aiempaa ohjelmointikokemusta. Alustan ovat kehittäneet Åbo Akademin ja Instituto Gulbenkian de Ciênciasin tutkijat.
Syväoppiminen (Deep learning) on tekoälyyn kuuluva koneoppimisen muoto, joka on mullistanut tavan, jolla analysoimme monimutkaisia mikroskooppikuvia. Syväoppinen mahdollistaa solujen ja solurakenteita automaattisen tunnistamisen sekä analysoinnin. Aikaisemmin syväoppimisen käyttöä mikroskooppikuviin on rajoittanut tietokoneresurssien ja tekoälyasiantuntijuuden puute. DL4MicEverywhere-alusta, jonka ovat kehittäneet portugalilaisen Instituto Gulbenkian de Ciênciasin (IGC) ja suomalaisen Åbo Akademin tutkijat yhteistyössä AI4Life-konsortion kanssa, ratkaisee nyt nämä ongelmat intuitiivisella rajapinnalla, joka antaa tutkijoille mahdollisuuden kouluttaa ja käyttää syväoppimismalleja eri käyttäjäympäristöissä kannettavista tietokoneista huipputehokkaisiin tietokoneklustereihin. Lisäksi DL4MicEverywhere laajentaa yleisimpien mikroskooppikuvien analysointiin käytettyjen mallien kokoelmaa.
”DL4MicEverywhere tekee erilaisista syväoppimismalleista löydettäviä, saavutettavia, yhteentoimivia ja uudelleenkäytettäviä. Sen avulla tutkijat, joilla ei ole aikaisempaa ohjelmointikokemusta, voivat soveltaa syväoppimismenetelmiä suureen määrään mikroskooppikuvia ja -videoita. Alusta mullistaa biologisten kuvantamiskokeiden suunnittelun ja mahdollistaa uuden tiedon poimimisen tuotetuista mikroskooppikuvista”, sanovat IGC:n tutkija Ivan Hidalgo-Cenamor, IGC:n tutkijatohtori Estibaliz Gómez-de-Mariscal ja Åbo Akademin tutkijatohtori Joanna Pylvänäinen.
Alustan avulla tutkijat saavat käyttöönsä huippuluokan menetelmiä, joiden avulla suuria määriä mikroskooppikuvia voidaan analysoida automaattisesti. Tämä mahdollistaa uusien biologisten löydösten ja läpimurtojen tekemisen solubiologisesta perustutkimuksesta lääkeaineiden ja yksilöllisien lääkkeiden kehittämiseen. Maailmanlaajuisen tutkimuksen vauhdittamiseksi tekijät tuovat alustan tutkijoiden saataville avoimen lähdekoodin kautta.
”Tekoälyn saatavuuden ja uudelleenkäytettävyyden lisääminen on tärkeä virstanpylväs mikroskooppiyhteisölle. Voimme nopeuttaa löytöjä ja parantaa biolääketieteellisen tutkimuksen toistettavuutta, kun tutkijat pystyvät jakamaan mallejaan ja analyysejään helpommin. DL4MicEverywherellä on potentiaalia mullistaa biotieteitä ja edistää terveydenhuollon innovaatioita”, sanovat hanketta johtaneet IGC:n professori Ricardo Henriques ja Åbo Akademin professori Guillaume Jacquemet.
Tutkimuksen tulokset on julkaistu Nature Methods -lehdessä ja ne ovat saatavilla osoitteessa: https://www.nature.com/articles/s41592-024-02295-6
Lisätietoja:
Guillaume Jacquemet
S-posti: Guillaume.Jacquemet@abo.fi
Puhelin: +358 50 3235 606
InFLAMES on Turun yliopiston ja Åbo Akademin lippulaivahanke. Se tähtää uusien lääkekehityskohteiden tunnistamiseen ja lääkekehitykseen yhdessä biotekniikka- ja lääkeyritysten kanssa. Lippulaiva edistää myös diagnostiikkaa, jolla potilaille voidaan räätälöidä sopivat täsmähoidot.