Un microscopio robotico aggiorna la patologia

Un'immagine di Cody Daniel brielle doming

Cody Daniel '11 era uno studente delle superiori in cerca di scherzi complicati da fare ai suoi amici quando si è imbattuto nella storia degli hack al MIT. Ho trovato molto eccitante la cultura sovversiva del MIT e ho amato il carattere degli studenti, dice. Ora, dopo aver studiato ingegneria meccanica come uno di quegli studenti, sta sovvertendo lo status quo in un modo molto più serio, portando l'imaging 3D ad alto volume nel campo della patologia, dove ha il potenziale per produrre intuizioni scientifiche senza precedenti.

È stato durante una conversazione bizzarra a tarda notte a una festa di Steer Roast presso la Senior House del MIT che Daniel ha incontrato per la prima volta Todd Huffman, con il quale in seguito avrebbe unito le forze per avviare 3Scan, una società di biotecnologie che sta cambiando il modo in cui comprendiamo la biologia umana. Lui e io abbiamo parlato delle tecnologie future, delle neuroscienze e del caricamento del cervello, tutti questi concetti strani e fuori dal comune, dice.

Quando si sono incontrati, Huffman stava lavorando nel laboratorio del compianto Bruce McCormick, uno scienziato informatico e fondatore del Brain Networks Lab presso la Texas A&M University. McCormick ha aperto la strada alla tecnologia del microscopio a scansione a lama di coltello (KESM), che cattura immagini ad alta risoluzione di strati di tessuto tagliati sottili, rendendo possibile la creazione di immagini 3D digitali di strutture cellulari. I due si sono resi conto che con il background ingegneristico e strumentale di Daniel, avrebbero potuto commercializzare il prototipo di McCormick e usarlo per automatizzare gran parte del lavoro meticoloso che i patologi tipicamente fanno quando esaminano campioni di organi, tessuti e fluidi per studiare e diagnosticare la malattia.

La patologia in genere comporta il taglio manuale dei campioni di tessuto, il posizionamento di ciascun campione tra due pezzi di vetro e lo studio al microscopio. Il metodo è rimasto sostanzialmente invariato per più di 150 anni. Un essere umano può in genere elaborare circa 12 fette di campione all'ora.

A sinistra: tessuto muscolare umano; A destra: budello murino

3Scan accelera notevolmente questo processo. Il suo strumento KESM utilizza un coltello diamantato automatizzato per tagliare campioni a 1.000 fette all'ora scansionando contemporaneamente un'immagine di ciascuna fetta e quindi sovrapponendo quelle scansioni per creare un modello di tessuto 3D con una risoluzione su scala micron, come quella di una scansione TC.

La piattaforma di 3Scan ha il potenziale per illuminare i meccanismi attraverso i quali i processi biologici diventano anormali, il che potrebbe migliorare la diagnostica, afferma Daniel. C'è solo così tanto tessuto che una persona può vedere nella sua vita, e se riusciamo a costruire qualcosa che guardi alla patologia attraverso molti dati demografici diversi, attraverso molti casi e malattie diversi, possiamo ottenere informazioni migliori, ragiona. Ci sono anche rapporti che mostrano che i patologi ottengono il consenso su un caso l'80% delle volte. Questa è una percentuale di successo piuttosto alta, a meno che non sia la tua diagnosi, nel qual caso è molto spaventoso.

Una volta che gli strumenti di 3Scan eseguono l'imaging e l'analisi iniziale, i dati vengono inviati ai patologi, che esplorano e traducono i risultati. Ci piace immaginare il patologo come il direttore di un'orchestra di robot che possono andare là fuori e immaginare vasti campi della biologia, dice Daniel. Il patologo gioca un ruolo cruciale nell'essere la prospettiva umana informata, differenziando ciò che è patologico e normale all'interno di quella biologia.

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