$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Il test del micronucleo (MN) è fondamentale nella tossicologia genetica per valutare il danno al DNA nello sviluppo di cosmetici, prodotti farmaceutici e chimici per uso umano 1,2,3,4. I micronuclei sono formati da interi cromosomi o frammenti cromosomici che non si incorporano nel nucleo dopo la divisione e si condensano in piccoli corpi circolari separati dal nucleo. Pertanto, il MN può essere utilizzato come endpoint per quantificare il danno al DNA nei test di genotossicità1.
Il metodo preferito per quantificare la MN è all'interno di cellule binucleate (BNC) una volta divise bloccando la divisione utilizzando la citocalasina-B (Cyt-B). In questa versione del test, la citotossicità viene valutata anche segnando cellule mononucleate (MONO) e polinucleate (POLY). Il test può anche essere eseguito assegnando un punteggio MN in cellule MONO non bloccate, che è più veloce e più facile da valutare, con la citotossicità valutata utilizzando la conta cellulare pre e post-esposizione per valutare la proliferazione 5,6.
Il punteggio fisico del test è stato storicamente eseguito attraverso la microscopia manuale, poiché ciò consente la conferma visiva di tutti gli eventi chiave. Tuttavia, la microscopia manuale è impegnativa e soggettiva1. Pertanto, sono state sviluppate tecniche automatizzate, tra cui la scansione del vetrino da microscopio e la citometria a flusso, ognuna con i propri vantaggi e limiti. Mentre i metodi di scansione dei vetrini consentono di visualizzare gli eventi chiave, i vetrini devono essere creati con una densità di cella ottimale, che può essere difficile da raggiungere. Inoltre, questa tecnica spesso manca di visualizzazione citoplasmatica, che può compromettere il punteggio delle cellule MONO e POLY 7,8. Mentre la citometria a flusso offre un'acquisizione di dati ad alto rendimento, le cellule devono essere lisate, quindi non consentendo l'uso della forma Cyt-B del test. Inoltre, come tecnica non-imaging, la citometria a flusso convenzionale non fornisce la convalida visiva degli eventi chiave 9,10.
Pertanto, la citometria a flusso di imaging (IFC) è stata studiata per eseguire il test MN. ImageStreamX Mk II combina la velocità e la robustezza statistica della citometria a flusso convenzionale con le capacità di imaging ad alta risoluzione della microscopia in un unico sistema11. È stato dimostrato che utilizzando IFC, le immagini ad alta risoluzione di tutti gli eventi chiave possono essere catturate e valutate automaticamente utilizzando tecniche basate su funzionalità 12,13 o intelligenza artificiale (AI) 14,15. Utilizzando IFC per eseguire il test MN, è possibile ottenere il punteggio automatico di molte più cellule rispetto alla microscopia in un lasso di tempo più breve.
Questo lavoro si discosta da un flusso di lavoro di analisi delle immagini precedentemente descritto16 e discute tutti i passaggi necessari per sviluppare e addestrare un modello di foresta casuale (RF) e / o rete neurale convoluzionale (CNN) utilizzando il software Amnis AI (d'ora in poi denominato "software AI"). Vengono descritti tutti i passaggi necessari, tra cui il popolamento dei dati di verità sul terreno utilizzando strumenti di tagging assistiti dall'IA, l'interpretazione dei risultati dell'addestramento del modello e l'applicazione del modello per classificare dati aggiuntivi, consentendo il calcolo della genotossicità e della citotossicità15.