KI-gestützte Bildanalyse von Zellen in der Wirkstoff-Forschung

Branche: Pharma und Gesundheit
Aufgabenbereich: Forschung und Entwicklung, Produkt Management, Produktion

Die Herausforderung

In der Forschung und Entwicklung neuer Wirkstoffe werden häufig Einzelzellen im High-Content-Screening-Verfahren untersucht. Eine große Anzahl von Versuchen stärkt die statistische Signifikanz und damit die Gesamt-Aussage. Da jede Zelle manuell subjektiv begutachtet wird, ist es nur unter enormem (Human-)Ressourcenaufwand möglich, eine relevante Versuchsanzahl zu erreichen.

Beispielanwendung: Transkriptionsfaktoren (TF) regulieren die Aktivierung bestimmter Gene, die im Speziellen wichtig für die Aktivierung der Autophagie (wichtiger Prozess zur "Selbstzerstörung" der Zelle) sind. Die TF werden mit einem Farbstoff markiert, um die Aktivierung der Gene über Fluoreszenzmikroskopie beobachten zu können und informierte Entscheidungen im F&E Prozess treffen zu können.

Die Lösung

Mit speziell auf die Erkennung von Aktivierungszuständen aus Bildern trainierter Künstlicher Intelligenz ist es möglich, objektiv und reproduzierbar eine große Anzahl von Einzelzellen vollautomatisch zu analysieren. Potentiell kann die Künstliche Intelligenz für weitere, ähnliche Anwendungen eingesetzt werden.

Hierbei wird je nach Art des bildgebendenen Gerätes eine Schnittstelle entwickelt, die Bilder bestmöglich im Zuge eines durchgängigen Prozesses ausliest und in einem Zwischenspeicher ablegt. Im Anschluss führt die KI-Komponente eine vorgebene Analyse des aufgenommenen Bildes durch. Der Laborant erhält in wenigen Sekunden nachvollziehbare und reproduzierbare Ergebnisse, basierend auf den am Bild erkannten Objekten. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse können nun Diagnosen gestellt und weiterführende Maßnahmen eingeleitet werden.

Je nach Anforderung kann die Lösung on premise, in der Cloud oder hybrid zur Verfügung gestellt werden. Ebenso ist eine individuelle Anpassung der Archivlösung möglich (z.B. Aufbewahrung der Bilddaten und Erkenntnisse), die auch ein sicheres Datenbackup umfasst.

Der Nutzen

Die automatische Analyse generiert in Sekundenbruchteilen quantitative Resultate für hunderte Zellen und erlaubt eine kosteneffiziente Skalierung der Versuche. Dadurch kann eine weitaus größere Bandbreite an potentiellen Wirkstoffen und -konzentrationen untersucht werden. Die Wahrscheinlichkeit für ein optimales Ergebnis steigt.



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