DRACCAR Cuantificación del ADN y análisis del ploidia
Cuantificación del ADN and Ploidy application para la investigación contra el cáncer
ADCIS y el Centro François Baclesse de Caen desarrollaron conjuntamente un sistema completo para cuantificar el ADN y analizar el «Ploidy» (número de pares de cromosomas en una celula). Este tipo de análisis se efectúa rutinariamente en laboratorios implicados en cito-patología en oncología. Partiendo de algoritmos desarrollados en los años 90 sobre sistemas UNIX 1, ADCIS trasladó estos algoritmos de procesamiento de imágenes a Aphelion™ (corriendo en PCs bajo Microsoft Windows®). Esta conversión mejoró enormemente la eficiencia y facilidad de utilización de la aplicación, la cual se baso en componentes ActiveX de Aphelion, y simultáneamente redujo de manera significativa el costo global del sistema.
El sistema comprende un microscopio óptico equipado de una platina automatizada que se desplaza en la direcciones X, Y y Z, una cámara a blanco y negro montada sobre el microscopio, un PC con Microsoft Windows® y una tarjeta de adquisición.
Las técnicas de procesamiento de imágenes involucradas en la aplicación son algo complejas, ellas pueden ser sintetizadas en las siguientes etapas:
- Adquisición de una serie de imágenes de una muestra dispuesta sobre la platina motorizada. El desplazamiento de la platina es controlado por la aplicación a partir de un conjunto de tareas predefinidas que pueden ser lanzadas desde una interfase grafica de fácil manejo. Igualmente, se dispone de «Asistentes Múltiples» (Wizards) que ayudan a reconfigurar el sistema.
- Calibración de las imágenes de la cámara aplicando técnicas basadas en el análisis de densidad óptica con el fin de garantizar que la densitometría al interior de las células sea aproximadamente constante.
- Segmentación de la imagen para generar un conjunto de imágenes pequeñas conteniendo una célula cada una, luego, ciertos atributos especificos a cada célula son calculados.
- Cómputo de 19 parámetros basados en la forma, intensidad y textura, ellos son enseguida almacenados en una matriz donde cada línea contiene los datos relativos a una célula y el conjunto completo corresponde a un Objectset de Aphelion.
- Clasificación manual (únicamente une vez) de cada cáncer analizado. Esta clasificación permite ordenar las células en varias categorías dependiendo de su morfología nuclear: células epiteliales normales, linfocitos, células stromales y células epiteliales anormales con tamaños y texturas irregulares.
- Generación de un modelo a partir de la base de aprendizaje utilizando técnicas basadas en el análisis por componentes principales.
- Durante el uso corriente de la aplicación, la clasificación automática es realizada empleando los mismos métodos estadísticos y partiendo del modelo resultante de la fase de aprendizaje.
- Una vez que la totalidad de la superficie de la muestra ha sido analizada, diferentes histogramas del «Ploidy» de las células normales y anormales son calculados, y visualizados en la interfase grafica.
Durante la fase de desarrollo de la aplicación, todos los resultados fueron comparados con aquellos obtenidos por un sistema de citometría de flujo. La facilidad de utilización del sistema basado en el análisis de imágenes permitió mostrar el interés de tales sistemas, capaces de identificar y eliminar partículas y células stromales indeseadas. Es importante resaltar que muestras de parafina y "formalin" pudieron ser analizadas con el sistema desarrollado en el marco de este estudio.
Las siguientes imágenes corresponden a capturas de pantalla de dos ventanas de la interfase grafica de la aplicación.
El desarrollo específico realizado por los ingenieros de ADCIS implicó la definición de la interfase grafica, la implementación de los algoritmos de segmentación de imágenes, el control completo de la platina motorizada y el desarrollo del modulo de clasificación, el cual esta ahora disponible bajo la forma de componente ActiveX. La aplicación fue desarrollada en Visual Basic y hace llamado a diferentes componentes ActiveX y Toolkits de Aphelion.
Los desarrollos futuros del producto incluirán análisis estadísticos más avanzados como el análisis de la dispersión y «clusters» dinámicos.
Esta aplicación pone en evidencia las ventajas y potencialidades de los componentes ActiveX de Aphelion. El sistema pudo desarrollarse rápidamente y el es en la actualidad suficientemente abierto, para ser mantenido facilmente y enriquecido con nuevas funcionalidades.
ADCIS y el GRECAN (bioticla) del Centro contra el cáncer François Baclesse están hoy en día trabajando conjuntamente en proyectos relacionados con la biología como el análisis de inmuno-marcadores y el desarrollo de otras aplicaciones específicas dedicadas a la patología clínica y experimental.
