נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
אופטימיזציה לבחירת סוגי חלבונים בתמונות מרחביות של רקמות
Optimizing probes for single cell spatial proteomics
תקציר בעיברית
במעבדה של ד"ר קרן ממכון וייצמן חוקרים את הסביבה של גידולים סרטניים. במעבדה משתמשים בטכנולוגיה שנקראת MIBI-TOF (סוג של מיקרוסקופ) באמצעותה ניתן לראות את הכמות והמיקום המדויקים של עשרות חלבונים הפעילים בכל תא ברקמה. במיקרוסקופ רגיל ניתן לראות מספר בודד של חלבונים, ובעזרת ה-MIBI-TOF, ניתן לראות כארבעים חלבונים, שזה גדול בכמה סדרי גודל. באמצעות המידע הזה ניתן לזהות את סוגי התאים השונים ואת ההתארגנות המרחבית ביניהם. מתוך מידע כזה ניתן לחלץ תובנות לגבי האופן שבו תאים מסוגים שונים מתקשרים בתוך רקמה. Napari הוא הכלי שנפתח בו את ה-Plugin עבור החוקרים ממכון וייצמן. Napari מאפשר ויזואליזציה ואנליזה לתמונות רב ממדיות. בתכנון הניסוי, החוקרים בוחרים לסמן ולמדוד פאנל של כארבעים חלבונים על סמך השאלה הביולוגית שהם חוקרים. מכיוון שמספר החלבונים שניתן למדוד באמצעות הטכנולוגיה מוגבל, החוקרים נאלצים לותר על חלבונים שחשוב להם למדוד ולסמן רק את החלבונים הכי חשובים. כל בחירת חלבון לפאנל נעשית אחרי הרבה מחשבה ולאחר צילום רקמה בעזרת ה-MIBI-TOF היא נשרפת ולא ניתן להשתמש בה שוב. מטרת הפרויקט שלנו היא לאפשר מדידה של חלבונים נוספים, מעבר לחלבונים המצולמים, על ידי החלפת מדידה של חלבונים מסוימים ב-MIBI-TOF באמצעות שערוך הביטוי שלהם מתוך קורלציות של החלבונים המנובאים עם החלבונים האחרים בפאנל. הוספת מידע של חלבונים נוספים יכולה לתרום להבנה טובה יותר של מצב הרקמה ולהגיע לאבחנה שהיא מדויקת יותר עבור מטופל. מטרה מרכזית נוספת היא זיהוי אנומליות בתמונות הרקמות הסרטניות של המטופלים נציג את התאים החשודים בצורה ויזואלית כדי לסמן למשתמש שאלו תאים שכדאי לחקור. לעין אנושית קשה לזהות אנומאליות ברקמות ולכן הכלים החישוביים שברשותנו יוכלו לעזור לחקר הרקמה. הדאטה שאנחנו עובדות עליו שהתקבל מה-TOF-MIBI בניסוי שנערך על פציינטים שחולים בסרטן שד מסוג triple-negative . זהו אחד מסוגי סרטן השד התוקפניים והקטלניים ולא קיים לו טיפול יעיל. המערכת שנפתח הינה חשובה ביותר כיוון שתוכל לשפר את זיהוי דפוסי האינטראקציה בין הגידול לתאי מערכת החיסון, שיסייעו לחוקרים בשיעור סיכויי הישרדותם ותגובתם לטיפול.
תקציר באנגלית
In Dr. Keren's lab at the Weizmann Institute, researchers investigate the environment of cancerous growths using MIBI-TOF, a microscopy technology. MIBI-TOF allows precise visualization of the quantity and location of numerous active proteins in each cell, surpassing the capabilities of traditional microscopes. With this information, different cell types and their spatial organization in the tissue can be identified, leading to insights about cell interactions. Napari is a tool in which we will develop the plugin for the researchers from the Weizmann Institute. Napari enables visualization and analysis of multidimensional images. In experiments, researchers select and measure a panel of about forty proteins based on their biological question. Due to limitations in the technology, important proteins must be prioritized, and the tissue imaged using MIBI-TOF cannot be reused. The project's primary goal is to measure additional proteins beyond the captured images by inferring their expression levels based on correlations with the measured proteins. Adding this information improves tissue understanding and enhances accurate diagnoses. Another objective is the identification of anomalies in cancerous tissue images. Suspicious cells can be visually marked, aiding further investigation. Human identification of tissue anomalies is challenging, and computational tools assist in tissue analysis. The data analyzed is obtained from TOF-MIBI experiments on patients with triple-negative breast cancer, an aggressive form without effective treatment. The developed system enhances identification of interaction patterns between tumors and immune cells, aiding in survival predictions and treatment responses.