PyScratch è un nuovo software open-source implementato in Python per l'analisi dei saggi di migrazione, con un'interfaccia facile da usare che consente agli scienziati con poche o nessuna competenza di programmazione di utilizzarlo.
Il software è stato progettato in collaborazione tra tre scienziati brasiliani del laboratorio NanoCell Interactions dell'Università di Campinas nel 2017.
Nato dalla necessità di questi scienziati, oggi il software ha lo scopo di facilitare la pratica quotidiana dei ricercatori, escludere l'analisi manuale, aumentare la riproducibilità e ridurre al minimo gli errori umani.
L'analisi delle immagini è uno dei metodi più importanti utilizzati dagli scienziati in diverse metodologie per analizzare i risultati.
Negli ultimi anni è aumentato non solo l'uso di microscopi automatizzati, ma anche la complessità dei dati acquisiti.
Parte del lavoro di uno scienziato consiste nello scoprire come gestire un nuovo tipo di informazioni, oltre che analizzare ed elaborare i dati.
A tal fine, gli scienziati hanno bisogno di strumenti validi e specializzati per estrarre e interpretare correttamente tutti i dati.
PyScratch è stato creato per aiutare Fernanda Garcia-Fossa, una biologa ricercatrice, ad analizzare un'enorme quantità di dati provenienti dai suoi saggi di migrazione.
"Ho eseguito il graffio delle cellule tumorali e le ho incubate nell'apparecchiatura per 48 ore, acquisendo immagini ogni 15 minuti; alla fine di un solo esperimento, avevo circa mille immagini da guardare e analizzare!
Era impossibile farlo manualmente", dice Garcia-Fossa. Per risolvere il problema, Garcia-Fossa si è rivolta al suo partner, il fisico Vladimir Gaal. In quel periodo Gaal stava imparando Python, il che ha rappresentato una grande opportunità per mettere in pratica quelle conoscenze.
Quindi, entrambi hanno lavorato alla soluzione attraverso una routine Python, che ha riconosciuto le aree graffiate e le ha esportate in un file csv.
"Con il tempo, abbiamo sentito la necessità di sviluppare un'interfaccia utente che rendesse ancora più facile l'utilizzo, in modo da poter pubblicare il software anche per qualsiasi ricercatore che avesse bisogno di utilizzarlo", spiega Garcia-Fossa a proposito dell'articolo sul software che potete consultare cliccando qui.
Garcia-Fossa racconta anche che c'è voluto un po' di tempo per riconoscere e definire l'area di migrazione dalle immagini, poiché le foto possono essere molto diverse tra loro a causa della luce, della messa a fuoco e del contrasto, e la versione utilizzata oggi è già in grado di analizzarle abbastanza bene.
Ciononostante, stanno ancora lavorando al software lanciando nuove e migliori versioni, dato che l'articolo pubblicato ha evidenziato alcune esigenze di miglioramento a causa delle richieste degli utenti.
Il saggio utilizzato per convalidare le prestazioni del software, il saggio di migrazione, o scratch assay, o di guarigione delle ferite, è un saggio comunemente utilizzato in biologia perché consente di analizzare il meccanismo alla base di eventi cellulari fisiologici e patologici.
Lo studio della guarigione delle ferite è un modo importante per comprendere lo sviluppo e la modellazione dei tessuti, oltre all'angiogenesi e allo sviluppo dei tumori.
Quando il test viene eseguito in due dimensioni, è possibile misurare la velocità con cui le cellule reagiscono alla ferita, coprendo l'area definita.
In altre parole, l'esperimento consiste nel creare una fessura nel monostrato di cellule in confluenza in una placca.
Nel corso del tempo, per riempire il vuoto le cellule iniziano a migrare e la velocità di migrazione delle cellule può essere misurata.
Poi, per misurare la velocità di migrazione delle cellule è necessario acquisire immagini, un mucchio di immagini, che a sua volta è una fase problematica dell'analisi perché richiede una misurazione manuale.
Fortunatamente, oggi abbiamo a disposizione molta tecnologia per migliorare e aggiornare la nostra pipeline di analisi, consentendo agli scienziati di adottare modi migliori e più personalizzati per ottenere un risultato.
Come hanno fatto Garcia-Fossa e Gaal.
Oggi è possibile trovare altri strumenti commerciali e non commerciali per elaborare l'area della ferita.
Ma non sono semplici come PyScratch, richiedono all'utente un certo livello di programmazione e richiedono anche un'attenzione a tempo pieno da parte dell'utente, rendendo l'analisi più suscettibile agli errori umani, oltre al tempo che il ricercatore impiega per analizzare tutte le immagini e i dati.
Nell'articolo, gli autori spiegano come funziona il software. Da tutte le immagini realizzate nell'esperimento, l'utente ottiene un file comma-separated values (.cvs), un output che memorizza dati tabellari in testo semplice.
L'utente può quindi elaborare i dati nella sua routine abituale. Garcia-Fossa afferma che il programma è stato essenziale per la sua tesi di master: "Il software trasforma i dati in ingresso in valori che hanno un senso biologico, come la velocità di migrazione delle cellule.
Sono stato in grado di analizzare meglio l'effetto della mia nanoparticella sulle cellule del cancro alla prostata e di misurare la velocità di migrazione delle cellule e il tempo esatto per la buona chiusura, il tutto grazie a PyScratch".
Se volete provare PyScratch per la vostra ricerca, il software è disponibile gratuitamente e tutti i membri della comunità scientifica possono usarlo, aiutando Garcia-Fossa e Gaal a migliorare il programma.
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