Un método basado en pix2pix para atenuar el sesgo en el análisis de ensayos de cicatrización de heridas

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i12.34271

Palabras clave:

Aprendizaje automático; Migración celular; Análisis automatizado; CGAN.

Resumen

Los avances de las nuevas tecnologías en el área de aprendizaje automático han llevado al desarrollo de redes adversarias generativas condicionales con uso directo de imágenes, como es el caso del modelo pix2pix. Una aplicación potencial para el modelo pix2pix discutido en este trabajo es el análisis de imágenes de curación de heridas o ensayos de rascado que se usan ampliamente para evaluar la migración celular in vitro. La forma más común de evaluar los resultados del ensayo de curación de heridas es detectando manualmente el área de la herida en la imagen, separando el área vacía y el área ocupada por células, durante 24, 48 o incluso 72 h. Aunque este procedimiento se ha presentado durante mucho tiempo en la literatura, se ha indicado que carece de objetividad, requiere mucho tiempo y conduce a una mala interpretación de los datos. En un intento por superar la falta de robustez y consistencia mostrada por la evaluación manual, este trabajo tiene como objetivo implementar un método basado en pix2pix para reducir el sesgo en el análisis de cicatrización de heridas, al tiempo que introduce un nuevo punto de vista del análisis de imágenes. El sesgo introducido manualmente en el algoritmo de procesamiento de imágenes presentó desviaciones de hasta un 15 % al variar ligeramente una sola variable, mientras que el procesamiento de imágenes realizado por el modelo resultó en desviaciones en su mayoría dentro del 6 % en comparación con el análisis manual.

Citas

Abdelmotaal, H., Abdou, A. A., Omar, A. F., El-Sebaity, D. M., & Abdelazeem, K. (2021). Pix2pix conditional generative adversarial networks for scheimpflug camera color-coded corneal tomography image generation. Translational Vision Science & Technology. 10(7), 21. https://doi.org/10.1167/tvst.10.7.21

Auerbach, R., Auerbach, W., & Polakowski, I. (1991). Assays for angiogenesis: A review. Pharmacology & Therapeutics. 51(1), 1-11. https://doi.org/10.1016/0163-7258(91)90038-n

Canny, J. (1986). A computational approach to edge detection. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence PAMI. 8(6), 679-698. https://doi.org/10.1109/tpami.1986.4767851

Choudhury, G. R., Ryou, M.-G., Poteet, E., Wen, Y., He, R., Sun, F., Yuan, F., Jin, K., & Yang, S.-H. (2014). Involvement of p38 MAPK in reactive astrogliosis induced by ischemic stroke. Brain Research. 1551, 45-58. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2014.01.013

Favretto, G., da Cunha, R. S., Santos, A. F., Leitolis, A., Schiefer, E. M., Gregorio, P. C., Franco, C. R. C., Massy, Z., Dalboni, M. A., & Stinghen, A. E. M. (2021). Uremic endothelial-derived extracellular vesicles: Mechanisms of formation and their role in cell adhesion, cell migration, inflammation, and oxidative stress. Toxicology Letters. 347, 12-22. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2021.04.019

Geback, T., Schulz, M. M. P., Koumoutsakos, P., & Detmar, M. (2009). TScratch: a novel and simple software tool for automated analysis of monolayer wound healing assays. BioTechniques. 46(4), 265-274. https://doi.org/10.2144/000113083

Goodfellow, I., Pouget-Abadie, J., Mirza, M., Xu, B., Warde-Farley, D., Ozair, S., Courville, A., & Bengio, Y. (2020). Generative adversarial networks. Communications of the ACM. 63(11), 139-144. https://doi.org/10.1145/3422622

Guo, S., & DiPietro, L. A. (2010). Factors a ecting wound healing. Journal of Dental Research. 89(3), 219-229. https://doi.org/10.1177/0022034509359125

Ieso, M. L. D., & Pei, J. V. (2018). An accurate and cost-effective alternative method for measuring cell migration with the circular wound closure assay. Bioscience Reports. 38(5). https://doi.org/10.1042/bsr20180698

Isola, P., Zhu, J.-Y., Zhou, T., & Efros, A.A. (2017). Image-to-image translation with conditional adversarial networks. 2017 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR). https://doi.org/10.1109/cvpr.2017.632. https://doi.org/10.1109/cvpr.2017.632

Jonkman, J. E. N., Cathcart, J. A., Xu, F., Bartolini, M. E., Amon, J. E., Stevens, K. M., & Colarusso, P. (2014). An introduction to the wound healing assay using live-cell microscopy. Cell Adhesion & Migration. 8(5), 440-451. https://doi.org/10.4161/cam.36224

Justus, C. R., Leffler, N., Ruiz-Echevarria, M., & Yang, L. V. (2014). In vitro cell migration and invasion assays. Journal of Visualized Experiments. (88). https://doi.org/10.3791/51046

Mirza, M., & Osindero, S. (2014). Conditional Generative Adversarial Nets. arXiv. https://doi.org/10.48550/ARXIV.1411.1784.

Monsuur, H. N., Boink, M. A., Weijers, E. M., Roel, S., Breetveld, M., Gefen, A., van den Broek, L. J., & Gibbs, S. (2016). Methods to study differences in cell mobility during skin wound healing in vitro. Journal of Biomechanics. 49(8), 1381-1387. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2016.01.040

Mouritzen, M. V. ,& Jenssen, H. (2018). Optimized scratch assay for in vitro testing of cell migration with an automated optical camera. Journal of Visualized Experiments. (138). https://doi.org/10.3791/57691

Nunes, J. P. S., & Dias, A. A. M. (2017). ImageJ macros for the user-friendly analysis of soft-agar and wound-healing assays. BioTechniques. 62(4), 175-179. https://doi.org/10.2144/000114535

Rodrigues, M., Kosaric, N., Bonham, C. A., & Gurtner, G. C. (2019). Wound healing: A cellular perspective. Physiological Reviews. 99(1), 665-706. https://doi.org/10.1152/physrev.00067.2017

Tonnesen, M. G., Feng, X., & Clark, R. A. F. (2000). Angiogenesis in wound healing. Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings. 5(1), 40-46. https://doi.org/10.1046/j.1087-0024.2000.00014.x

Velnar, T., & Gradisnik, L. (2018). Tissue augmentation in wound healing: the role of endothelial and epithelial cells. Medical Archives. 72(6), 444. https://doi.org/10.5455/medarh.2018.72.444-448

Zordan, M. D., Mill, C. P., Riese, D. J., & Leary, J. F. (2011). A high throughput, interactive imaging, bright-field wound healing assay. Cytometry Part A. 79A(3), 227-232. https://doi.org/10.1002/cyto.a.21029

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Publicado

09/09/2022

Cómo citar

SCHIEFER, E. M.; SANTOS, A. F.; CUNHA, R. S. da .; MULLER, M.; STINGHEN, A. E. M. .; FABRIS, J. L. .; NEGRI, L. H. . Un método basado en pix2pix para atenuar el sesgo en el análisis de ensayos de cicatrización de heridas. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 12, p. e125111234271, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i12.34271. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/34271. Acesso em: 25 nov. 2024.

Número

Sección

Ciencias de la salud