Tim istraživača UC Davis i Univerziteta u Oksfordu razvio je inovativni alat: SparkMaster 2. Softver otvorenog koda omogućava naučnicima da automatski analiziraju normalne i abnormalne signale kalcijuma u ćelijama.
Kalcijum je ključni signalni molekul u svim ćelijama, uključujući mišiće poput srca. Novi softver omogućava automatsku analizu različitih obrazaca oslobađanja kalcijuma u ćelijama. Ovo uključuje „iskrice“ kalcijuma, mikroskopska oslobađanja kalcijuma unutar srčanih ćelija povezana sa nepravilnim otkucajima srca, takođe poznatim kao aritmija.
Istraživački članak koji demonstrira mogućnosti SparkMaster 2 objavljen je u Circulation Research.
Jakub Tomek, prvi autor istraživačkog članka, je saradnik Sir Henrija Velkoma na Odeljenju za fiziologiju, anatomiju i genetiku na Univerzitetu u Oksfordu. Proveo je godinu studija na UC Davisu, radeći sa uvaženim profesorom Donaldom M. Bersom.
„Bilo je sjajno predstaviti SparkMaster 2 na nedavnim konferencijama i videti entuzijastičan odgovor. Osećao sam da bi to bilo izvanredno i da bi malo ljudi brinulo. Ali mnogi ljudi su bili uzbuđeni što imaju novi alat za analizu koji prevazilazi mnoga ograničenja koja imaju iskusan sa prethodnim alatima“, rekao je Tomek.
Problemi s tim kako i kada ćelije oslobađaju kalcijum mogu imati uticaj na niz bolesti, uključujući aritmiju i hipertenziju. Da bi razumeli mehanizme iza ovih bolesti, istraživači koriste fluorescentne indikatore kalcijuma i mikroskopske slike koje mogu meriti promene kalcijuma na ćelijskom nivou.
Međutim, rezultujuće datoteke sa podacima su velike i teško ih je analizirati ručno, tako da su prilagođeni softverski alati za analizu neophodni.
U Bers Lab u UC Davisu, Tomek je razgovarao o alatima za analizu sa Christopher I. Ko, asistentom naučnika na projektu. Oni su identifikovali potrebu za boljim softverom koji je lakši za korišćenje, što je dovelo do razvoja SparkMaster 2.
Novi alat se zasniva na uspehu SparkMaster-a, koji su 2007. objavili Bers i Ekard Piht. Picht je lekar-naučnik koji je radio sa Bersom, prvo na Univerzitetu Lojola u Čikagu, a zatim nekoliko godina na UC Davisu. U to vreme nije postojao besplatni softver prilagođen korisniku koji bi mogao da analizira iskre kalcijuma — ključni deo njihovog istraživanja — pa su ga razvili.
Da bi kreirao novi softver, SparkMaster 2, Tomek je radio sa Bersom, Koom, Manuelom F. Navedom i Madeline Nieves-Cintron na Odeljenju za farmakologiju Medicinskog fakulteta UC Davis.
Iako veći deo novog interfejsa podseća na originalni SparkMaster, programiranje je počelo od nule. Koristeći Pithon, programski jezik otvorenog koda koji je postao popularan, mogli su da iskoriste mnoge postojeće alate i biblioteke kako bi kreirali jedinstvene funkcije koje su želeli.
Završili su sa softverom koji može analizirati iskre kalcijuma snimljene različitim pristupima mikroskopijom i iz ćelija iz različitih tkiva i genetski modifikovanih miševa. Neke ključne karakteristike nove verzije uključuju:
„SparkMaster 2 je još lakši za korišćenje i mnogo je moćniji u raznim tipovima događaja koje može kvantitativno da analizira – varnice, talase, mini talase i kašnjenja. I ima veću preciznost i osetljivost, što rezultira manjim brojem propuštenih događaja i manje grešaka. pozitivne“, rekao je Bers.
Bers predviđa da će primarni korisnici softvera biti naučnici koji proučavaju kalcijum u mišićima. „Ali može biti korisno za istraživače koji proučavaju druge tipove ćelija, kao što su neuroni, koji pokazuju lokalne događaje kalcijuma koji su važni u regulisanju ćelijske funkcije“, rekao je Bers.
Ko, koji je ko-programer novog alata, takođe je zainteresovan za šire istraživačke aplikacije za novi softver.
„Posebno sam uzbuđen zbog novih naučnih pitanja na koja će SparkMaster 2 omogućiti biomedicinskoj istraživačkoj zajednici da odgovori i, zauzvrat, sposobnost da potpunije i tačnije razume biologiju koja je u osnovi ljudske fiziologije u zdravlju i bolesti“, rekao je Ko.
