Тестирование морфометрических характеристик хондроцитов и остеоцитов для создания экспертной системы клеточного скрининга

ТЕСТИРОВАНИЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ХОНДРОЦИТОВ И ОСТЕОЦИТОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭКСПЕРТНОЙ

СИСТЕМЫ КЛЕТОЧНОГО СКРИНИНГА

TESTING MORPHOMETRY CHARACTERISTICS

OF CHONDROCYTES AND OSTEOCYTES TO CREATE

THE EXPERT SYSTEM FOR VIRTUAL CELL SORTING

Марданов Эльвин Надирович

Студент, кафедры биоинженерии и биоинформатики

Волгоградского государственного университета

marrvin@mail.ru

Проспект Университетский, 100, 400062, г. Волгоград, Российская федерация

Mardanov Elvin Nadirovich

Student, Bioengineering and Bioinformatics Department,

Volgograd State University

Universitetskiy avenue 100, 400062, Volgograd city, Russian Federation

Бирюкова Александра Сергеевна

Студент, кафедры биоинженерии и биоинформатики,

Волгоградского государственного университета

alex.bib1497@gmail.com 

Проспект Университетский, 100, 400062, г. Волгоград, Российская федерация

Birukova Alexandra Sergeevna

Student, Bioengineering and Bioinformatics Department,

Volgograd State University

Universitetskiy avenue 100, 400062, Volgograd city, Russian Federation

Аннотация. В работе было проведено исследование морфометрических характеристик клеток хрящевой и костной тканей, для создания тест-системы с заранее выбранными основными параметрами хондроцитов, остеоцитов. Также рассматривается актуальность выполненной работы и возможности её дальнейшего применения в биоинформатике.

Absract. In our work there was a morphometric characteristic’s research of the cells of the cartilage and bone, for the test-system’s creation with beforehand chosen primary parameters of the chondrocytes and osteocytes. Also there was considered the topicality of the completed work and it’s using in the bioinformatics in the future.

Ключевые слова: хондроцит, остеоцит, морфометрия, хрящевая и костная ткани, суставной хрящ, экспертная система.

Key words: chondrocyte, osteocyte, morphometry, cartilage and bone, articular cartilage, expert system

На сегодняшний день морфометрический анализ клеток и тканей на изображении является неотъемлемой частью любого научного исследования различных тканей организма.  Существует большое количество методов для проведения клеточной морфометрии, но все они являются «ручными» и требуют постоянного участия исследователя, что вносит субъективный фактор при исследовании и анализе клеток и тканей. Это приводит к  проблемам, связанным с правильной идентификацией клеток и распределению их к определенному клеточному типу [4, 5]. В связи с этим возникает необходимость в создании экспертной системы, учитывающей реальные морфологические характеристики, позволяющие проводить сортировку клеток в автоматическом режиме без участия специалиста, что в свою очередь исключает субъективное видение в исследуемом объекте.  

Хрящевая ткань является хорошим объектом для морфометрического анализа [3], благодаря уникальным особенностям, такими как строение и клеточная заселенность, по сравнению с другими тканями организма [1, 2]. Это и послужило основой нашего выбора, как объекта, для составления экспертной системы для сортировки клеток.

Целью работы стало создание экспертной системы для сортировки клеток, основанной на морфометрическом анализе клеток хрящевой ткани.  

Материал и методы. Образцы хряща и костной ткани были взяты из дистальных эпифизов бедренной кости 6 кроликов-самцов породы «Шиншилла». Гистологические препараты приготавливали после фиксации в 10%-ном растворе нейтрального забуференного формалина (рН = 7,4) и декальцинации в растворе «Cal-Ex®» (Fisher Scientific), после чего окрашивали гематоксилином и эозином, и сафранином О [6]. Для определения морфологических характеристик клеток хрящевой и костной ткани были выбраны следующие претенденты: хондроциты и остеоциты. Изображения суставного хряща были получены с помощью оптической системы визуализации ToupCam. Морфометрический анализ хондроцитов и остеоцитов проводился с помощью программы находящейся в свободном доступе ImageJ ver. 1.43. Всего для тестирования было обработано 204 клетки.