Автоматизация распознавания комет для исследования клеток методом ДНК-комет

Авторы: Григорьева Дарья Сергеевна, Огарков Антон Александрович, Петрушин Иван Сергеевич (научный руководитель)

Рубрика: Технические науки

Страницы: 111-112

Объём: 0,09

Опубликовано в: «Наука без границ» № 6 (23), июнь 2018

Библиографическое описание: Григорьева Д. С., Огарков А. А., Петрушин И. С. Автоматизация распознавания комет для исследования клеток методом ДНК-комет // Наука без границ. 2018. № 6 (23). С. 111-112.

Аннотация: Работа посвящена разработке программы, которая позволяет определить на картинке ДНК-кометы, их количество, количество мусора, а также здоровых клеток, длину хвоста кометы и площадь всех комет на картинке. Для достижения поставленной цели было предложено написать программу на языке Python с использованием библиотеки OpenCV.

Метод ДНК-комет, или электрофорез отдельных клеток — это широко используемый способ анализа повреждений в ДНК клеток человека и организмов-биоиндикаторов состояния окружающей среды. Для анализа изолированные клетки заливают агарозой, лизируют, проводят электрофорез, окрашивают ДНК и визуализируют под микроскопом.

Неповрежденная ДНК имеет большую молекулярную массу и практически не двигается с места; в таких клетках выделяются «голова» (яркое пятно в центре) и «тело» (диффузное окрашивание на периферии). Если же в ДНК есть разрывы, фрагменты ДНК мигрируют под действием электрического поля, образуя характерный «кометный хвост».

Клетка в неповрежденной ДНК

Рис. 1. Клетка с неповрежденной ДНК

Рис. 2. Клетка с поврежденной ДНК

Существует проблема распознавания клеток с поврежденной и неповрежденной ДНК, так как нужных программных приложений практически нет, а имеются только платные, которые доступны не всем.

Мы предлагаем создать собственный софт, который мог бы автоматически распознавать клетки с поврежденной ДНК, а также считать их количество, что значительно бы упростило использование метода ДНК-комет для анализа повреждений ДНК.

Для написания программы был определен следующий алгоритм ее работы:

выделение контуров всех объектов на фотографии,
фильтрация контуров (контуры комет и некомет),
очищение фотографии от лишнего мусора,
определение головы у комет,
подсчет комет и некомет и вывод этой информации в файл Excel.

Нами было принято решение написать программу на языке Python с использованием библиотеки OpenCV [1].

В результате была получена программа, которая на вход получает пакет исходных фотографий клеток, а на выход выдает пакет фотографий, на которых отмечены все кометы, а также файл Excel, в котором содержится количество клеток с поврежденной и неповрежденной ДНК.

Список литературы

Ян Эрик Солем Программирование компьютерного зрения на Python / Изд-во ДМК Пресс, 2016. 312 с. (дата обращения: 01.04.2018).