211service.com
Een robotmicroscoop brengt pathologie op snelheid
Een afbeelding van Cody Daniel brielle domings
Cody Daniel '11 was een middelbare scholier die op zoek was naar ingewikkelde grappen om zijn vrienden uit te halen toen hij de geschiedenis van hacks aan het MIT tegenkwam. Ik vond de subversieve cultuur van MIT erg spannend en ik hield van het karakter van de studenten, zegt hij. Nu hij als een van die studenten werktuigbouwkunde heeft gestudeerd, ondermijnt hij de status-quo op een veel serieuzere manier: hij brengt 3D-beeldvorming in hoog volume naar het gebied van pathologie, waar het de potentie heeft om ongekende wetenschappelijke inzichten op te leveren.
Het was tijdens een laat op de avond, eigenzinnig gesprek op een Steer Roast-feest in het Senior House van MIT dat Daniel voor het eerst Todd Huffman ontmoette, met wie hij later de krachten zou bundelen om 3Scan te starten, een biotechnologiebedrijf dat de manier verandert waarop we menselijke biologie begrijpen. Hij en ik raakten aan de praat over toekomstige technologieën, neurowetenschap en het uploaden van hersens - al deze vreemde concepten die er zijn, zegt hij.
Toen ze elkaar ontmoetten, werkte Huffman in het laboratorium van wijlen Bruce McCormick, een computerwetenschapper en oprichter van het Brain Networks Lab aan de Texas A&M University. McCormick was een pionier op het gebied van mes-edge scanning microscope (KESM)-technologie, die afbeeldingen met hoge resolutie van dun gesneden weefsellagen vastlegt, waardoor het mogelijk wordt om digitale 3D-beelden van cellulaire structuren te maken. De twee realiseerden zich dat ze met Daniel's technische en instrumentatieachtergrond het prototype van McCormick konden commercialiseren en het konden gebruiken om veel van het nauwgezette werk te automatiseren dat pathologen doorgaans doen wanneer ze monsters van organen, weefsels en vloeistoffen onderzoeken om ziekten te bestuderen en te diagnosticeren.
Pathologie omvat meestal het met de hand snijden van weefselmonsters, het plaatsen van elk monster tussen twee stukken glas en het bestuderen onder een microscoop. De methode is al meer dan 150 jaar grotendeels ongewijzigd gebleven. Een mens kan doorgaans ongeveer 12 monsterschijfjes per uur verwerken.
Links: Menselijk spierweefsel; Rechts: Muizendarm
3Scan versnelt dit proces aanzienlijk. De KESM-tool gebruikt een geautomatiseerd diamantmes om monsters te snijden met 1.000 plakjes per uur, terwijl tegelijkertijd een afbeelding van elk plakje wordt gescand, en die scans vervolgens in lagen worden gestapeld om een 3D-weefselmodel te creëren met een resolutie op micronschaal, zoals die van een CT-scan.
Het platform van 3Scan heeft het potentieel om de mechanismen te belichten waardoor biologische processen abnormaal worden, wat de diagnostiek zou kunnen verbeteren, zegt Daniel. Er is maar zoveel weefsel dat één persoon in zijn leven kan zien, en als we iets kunnen bouwen dat naar pathologie kijkt in veel verschillende demografieën, in veel verschillende gevallen en ziekten, kunnen we betere inzichten krijgen, redeneert hij. Er zijn ook rapporten die aantonen dat pathologen 80% van de tijd consensus bereiken over een zaak. Dat is een vrij hoog slagingspercentage, tenzij het uw diagnose is, in welk geval het erg eng is.
Zodra de tools van 3Scan de beeldvorming en de eerste analyses uitvoeren, worden de gegevens teruggestuurd naar pathologen, die de bevindingen onderzoeken en vertalen. We stellen ons de patholoog graag voor als de dirigent van een orkest van robots die eropuit kunnen gaan en zich een beeld kunnen vormen van uitgestrekte gebieden van de biologie, zegt Daniel. De patholoog speelt een cruciale rol in het zijn van het geïnformeerde menselijke perspectief, en maakt onderscheid tussen wat pathologisch versus normaal is binnen die biologie.