Ветвление характерно не только для деревьев. Этот биологический процесс происходит во время развития животных и позволяет органам выполнять сложные функции. Ветвистые структуры образуются в лёгких, почках, молочных железах и других органах. Важно отметить, что в молочных железах женщин ветвление происходит в основном спустя годы после рождения. Это случается в период полового созревания и во время беременности, когда молочные протоки разветвляются, готовясь к грудному вскармливанию. Нарушения этого процесса связывают с раком молочной железы. Однако изучение ветвления может быть сложным и трудоёмким процессом.
Разработанную в Лаборатории Колд-Спринг-Харбор систему под названием MaGNet можно будет использовать для изучения того, как гормональные изменения и лечение влияют на молочные железы, или даже для выявления ранних признаков рака молочной железы. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia.
Льюис, автор работы, задался вопросом, можно ли применить математическую модель, которую команда Навлаха использовала для растений, к молочным железам. «Это казалось естественным продолжением другой ветвистой структуры», — говорит он.
Как правило, исследователям, изучающим молочные железы мышей, приходится вырезать тонкие срезы ткани молочной железы, анализировать их под микроскопом и вручную подсчитывать протоки и ответвления в каждом срезе. Этот процесс «очень трудоёмкий и иногда ненадёжный», — говорит ученый. «Часто не удаётся получить полное представление об архитектуре молочной железы».
MaGNet был создан для точного сравнения окрашенных изображений молочной железы. Исследователи просто отслеживают ветви и с помощью программного обеспечения отображают их в виде сетей. Затем компьютерный код анализирует сети и количественно оценивает данные. «С помощью этого инструмента мы можем измерить общую длину протокового дерева, а также количество протоков, альвеол и ветвящихся структур, — говорит исследователь. — Очень легко быстро отобразить различные сети и провести тесты».
На данный момент MaGNet используется только на мышах. Однако код можно адаптировать для любой системы ветвления. В конечном счёте MaGNet можно будет использовать для изучения того, как определённые состояния, например инфекции, или жизненные события, например беременность и менопауза, влияют на риск развития рака. Это также может помочь в ранней диагностике. «Мы всегда ищем тревожные признаки, которые возникают до того, как вы почувствуете уплотнение или увидите что-то на маммограмме или УЗИ», — говорит Льюис. «Представьте, что автоматизированный инструмент может сказать, что опухоли пока нет, но есть заметные изменения. Это наша надежда, наша мечта».
[Фото: dos Santos lab/CSHL]
