Ein Wettbewerb für die beste Technik der intrazellulären Partikelverfolgung (gleichzeitige Verfolgung der Bewegungen von Hunderten und Tausenden von intrazellulären Organellen , Virionen und sogar einzelne Moleküle) , das ist ein wichtiges Thema in der Zellbiologie und findet Anwendung in der Suche nach geeigneten Medikamente gegen bestimmte Krankheiten ( einschließlich der Parkinson- und Alzheimer- Erkrankungen) , hat keine unbestreitbaren Sieger gefunden. Techniken, die von allen Beteiligten , einschließlich der Lomonosov Moscow State University Professor Yannis Kalaidzidis vorgeschlagen , finden ihre eigenen Wege zur Lösung des Problems .
Die in Nature Methods veröffentlichten Artikel beschreibt nicht eine wissenschaftliche Erfindung oder Entdeckung , aber die Ergebnisse eines Wettbewerbs wissenschaftlicher Techniken . Die Aufgabe war, eine originelle Lösung für eine bestimmte wissenschaftliche Problem zu finden, und bis zu 14 Gruppen aus der ganzen Welt teilgenommen. Teilnehmer sind Co- Autoren dieses Artikels , während seine führende Autoren sind die Organisatoren . Papier Vorbereitung dauerte mehr als ein Jahr: sie wurde im Dezember 2013 angenommen das Problem selbst wurde im Mai 2012 in Barcelona während der IEEE International Symposium on Biomedical Imaging ( ISBI'12 ) formuliert .
" In der Live Cell Imaging gibt es eine noch nicht vollständig gelöstes Problem der gleichzeitigen Verfolgung von Hunderten bis Tausenden von intrazellulären Organellen , Vesikel Virionen und einzelne fluoreszierende Moleküle ", - erklärt einer der Teilnehmer des Wettbewerbs, Yannis Kalaidzidis , Professor der Fakultät für Ingenieurbiologie und Bioinformatik , MSU und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck- Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik , Dresden .
Innerhalb der Zellen , gibt es zahlreiche Vesikel (small intrazellulärem Formationen Art membrangeschützte Behälter in dem Nährstoffe und Signalmolekülen gelagert und transportiert werden , Viren und Mykobakterien auch überfällt sie die Zelle eindringen ) zum intrazellulären Transport verantwortlich ist, und Störungen dieser vesikulären Transport kann zu einer Vielzahl von Krankheiten. Abgesehen von metabolischen Defekt umfassen diese neurodegenerativen Erkrankungen, wie Alzheimer und Parkinson-Krankheit und seniler viele genetische Störungen .
Um diesen Transport zu verfolgen, sind Vesikel markiert und durch Zeitraffer- Mikroskopie abgebildet. Zuvor war Verfolgung durch manuelle Verbindung von Vesikeln auf aufeinanderfolgenden Rahmen , aber heute vorgeformt , seit Hunderten und Tausenden anstatt Dutzende von Objekten verfolgt werden, wird eine manuelle Spur problematisch. Eine solche umfassende Studie erfordert computerbasierte Analyse. Es gibt Anzahl der für die Verfolgung entwickelt numerische Algorithmen und praktisch jeder Arbeitsgruppe verwenden ihre eigenen . Um die Effizienz der verschiedenen Methoden, Veranstalter verwendet künstlich erzeugten Zeitserie von Bildern , wo die Teilnehmer mussten alle Partikel verfolgen zu vergleichen. Rekonstruiert Partikeltrajektorien wurden dann im Vergleich zu den realen Flugbahnen in den Simulationen verwendet .
Der Wettbewerb tatsächlich endete mit keinem einzigen Gewinner. Das Problem war, ebenso gut durch verschiedene Techniken gelöst , was bedeutet, dass, wie in Kiplings Vers: " Es gibt neun und sechzig Möglichkeiten der Konstruktion tribal legt , und jeder einzelne von ihnen ist richtig! " ("In der Jungsteinzeit " , Stanza 5, 1895) . Um genauer zu sein , in diesem Fall jeder einzelne ist ebenso richtig.
Nach Kalaidzidis , die auf den Wettbewerb sein Programm Motiontracking für die Verfolgung von intrazellulären Organellen in den Jahren 2001-2004 entwickelt und in einem Papier 2005 beschrieben vorgestellt wurde das negative Ergebnis des Wettbewerbs von der Schlechtgestelltheit und Komplexität des Problems vorgegeben. Nachteilig an der Problemformulierung , die in zukünftigen Wettbewerben korrigiert werden sollten, ist zu starke Vereinfachung der Testbilder , die das Problem lösbar ist für Algorithmen, die versagen können , wenn sie mit realen Daten konfrontiert macht . Gleichzeitig ist zu beachten, dass die Organisatoren die Unfähigkeit, Partikel ohne Fehler auch in solchen vereinfachten Bildserieverfolgen bedeutet, das Problem auch weiterhin und erfordert eingehendere Analyse .
" Dieser vereinfachte Ansatz , - sagt Kalaidzidis , - unterschätzt den Einfluss einiger in angewendet quantitative Mikroskopie vorhanden und können daher zu Algorithmen , die speziell für den Wettbewerb entwickelt, vorgespannt werden Probleme . "