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La plateforme basée sur l'IA analyse les agents pathogènes aussi précisément que les experts

La plateforme basée sur l'IA analyse les agents pathogènes aussi précisément que les experts

Une nouvelle plate-forme basée sur l'IA peut analyser comment les agents pathogènes infectent nos cellules avec la même précision qu'un biologiste hautement qualifié. Développée par des scientifiques du Francis Crick Institute et de l'UCL, la plateforme HRMAn («Herman») aidera les biologistes dans le diagnostic et la recherche.

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HRMAn, connu sous son nom complet, Host Response to Microbe Analysis, a été rendu open source et est facile à utiliser. La plate-forme peut être modifiée pour différents agents pathogènes, y compris Salmonella enterica.

HRMAn woks pendant que les experts dorment

HRMAn fonctionne en utilisant des réseaux de neurones profonds pour trouver des modèles complexes dans les images des interactions entre les agents pathogènes et les cellules humaines («hôte»). Il est capable d'identifier les mêmes caractéristiques que les scientifiques analysent à la main.

«Ce qui était autrefois une tâche manuelle et chronophage pour les biologistes ne nous prend désormais plus que quelques minutes sur un ordinateur, ce qui nous permet d'en savoir plus sur les agents pathogènes infectieux et la façon dont notre corps y réagit, plus rapidement et plus précisément», déclare Eva Frickel, chef de groupe au Crick, qui a dirigé le projet.

"HRMAn peut réellement voir les interactions hôte-pathogène comme un biologiste, mais contrairement à nous, il ne se fatigue pas et n'a pas besoin de dormir!"

Pour montrer la puissance d'Herman, son équipe de projet l'a utilisé pour analyser la réponse du corps à Toxoplasma gondii. Ce parasite est le plus célèbre lié aux chats et en particulier à la crotte de chat. On pense que plus d'un tiers de la population mondiale est porteuse de Toxoplasma gondii.

Une étude de test pourrait localiser rapidement les parasites dans les cellules

Pour l'étude de test, les chercheurs de l'installation de criblage à haut débit de Crick ont ​​collecté plus de 30000 images au microscope de cinq types différents de cellules humaines infectées par Toxoplasma et les ont chargées dans HRMAn pour analyse. HRMAn a ensuite pu détecter et analyser plus de 175 000 compartiments cellulaires contenant des agents pathogènes.

Il pourrait fournir à ses utilisateurs des informations détaillées sur le nombre de parasites par cellule, l'emplacement des parasites dans les cellules et le nombre de protéines cellulaires interagissant avec les parasites, entre autres variables.

«Les tentatives précédentes d'automatisation de l'analyse d'image hôte-pathogène n'ont pas réussi à capturer ce niveau de détail», déclare Artur Yakimovich, associé de recherche au laboratoire de Jason Mercer au MRC LMCB de l'UCL et co-premier auteur de l'étude.

«En utilisant les mêmes types d'algorithmes que ceux qui font fonctionner les voitures autonomes, nous avons créé une plate-forme qui améliore la précision de l'analyse de données biologiques à grand volume, ce qui a révolutionné ce que nous pouvons faire en laboratoire. Les algorithmes d'IA sont utiles lorsque la plate-forme évalue les données basées sur des images comme le ferait un spécialiste qualifié. Il est également très facile à utiliser, même pour les scientifiques ayant peu ou pas de connaissances en codage. "

Open source et facile à utiliser

La nature open source et facile à utiliser de l'outil signifie qu'il peut avoir un large éventail d'applications en médecine et en recherche.

«Notre équipe utilise HRMAn pour répondre à des questions spécifiques sur les interactions hôte-pathogène, mais cela a également des implications considérables en dehors du domaine», déclare Daniel Fisch, Ph.D. étudiant et co-premier auteur de l'étude.

"HRMAn peut analyser n'importe quelle image de fluorescence, ce qui la rend pertinente pour de nombreux domaines différents de la biologie, y compris la recherche sur le cancer."


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