Ein Robotermikroskop bringt die Pathologie auf Hochtouren

Ein Bild von Cody Daniel

Ein Bild von Cody DanielBrielle Domings

Cody Daniel ’11 war ein Highschool-Schüler, der nach komplizierten Streichen suchte, um ihn seinen Freunden zu spielen, als er auf die Geschichte der Hacks am MIT stieß. Ich fand die subversive Kultur des MIT sehr spannend, und ich liebte den Charakter der Studenten, sagt er. Jetzt, nachdem er als einer dieser Studenten Maschinenbau studiert hat, untergräbt er den Status quo auf weit ernsthaftere Weise – indem er hochvolumige 3D-Bildgebung in den Bereich der Pathologie bringt, wo sie das Potenzial hat, beispiellose wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.

Durch ein spätabendliches, skurriles Gespräch auf einer Steer Roast-Party im MIT Senior House lernte Daniel Todd Huffman kennen, mit dem er sich später zusammenschloss, um 3Scan zu gründen, ein Biotechnologieunternehmen, das unser Verständnis der menschlichen Biologie verändert. Er und ich kamen ins Gespräch über Zukunftstechnologien, Neurowissenschaften und das Hochladen von Gehirnen – all diese seltsamen, abgefahrenen Konzepte, sagt er.



Als sie sich trafen, arbeitete Huffman im Labor des verstorbenen Bruce McCormick, einem Informatiker und Gründer des Brain Networks Lab an der Texas A&M University. McCormick war Pionier der Messerkanten-Scanning-Mikroskop-Technologie (KESM), die hochauflösende Bilder von dünn geschnittenen Gewebeschichten aufnimmt und es ermöglicht, digitale 3D-Bilder von Zellstrukturen zu erstellen. Die beiden erkannten, dass sie mit Daniels technischem und instrumentellem Hintergrund McCormicks Prototyp kommerzialisieren und damit einen Großteil der mühsamen Arbeit automatisieren könnten, die Pathologen normalerweise ausführen, wenn sie Proben von Organen, Geweben und Flüssigkeiten untersuchen, um Krankheiten zu untersuchen und zu diagnostizieren.

Die Pathologie umfasst typischerweise das Schneiden von Gewebeproben von Hand, das Platzieren jeder Probe zwischen zwei Glasscheiben und das Untersuchen unter einem Mikroskop. Die Methode ist seit mehr als 150 Jahren weitgehend unverändert geblieben. Ein Mensch kann typischerweise etwa 12 Probenscheiben pro Stunde verarbeiten.

Ein Bild des menschlichen Muskelgewebes Ein Bild von Murine Darm

Links: Menschliches Muskelgewebe; Rechts: Murine Darm

3Scan beschleunigt diesen Vorgang erheblich. Das KESM-Tool verwendet ein automatisiertes Diamantmesser, um Proben mit 1.000 Scheiben pro Stunde zu schneiden, während gleichzeitig ein Bild jeder Scheibe gescannt und diese Scans dann geschichtet werden, um ein 3D-Gewebemodell mit einer Auflösung im Mikrometerbereich wie bei einem CT-Scan zu erstellen.

Die Plattform von 3Scan hat das Potenzial, die Mechanismen aufzuklären, durch die biologische Prozesse anormal werden, was die Diagnostik verbessern könnte, sagt Daniel. Es gibt nur eine begrenzte Menge Gewebe, die eine Person in ihrem Leben sehen kann, und wenn wir etwas aufbauen können, das die Pathologie über viele verschiedene Demografien hinweg betrachtet, über viele verschiedene Fälle und Krankheiten hinweg, können wir bessere Einblicke gewinnen, argumentiert er. Es gibt auch Berichte, die zeigen, dass Pathologen in 80 % der Fälle einen Konsens über einen Fall erzielen. Das ist eine ziemlich hohe Erfolgsquote – es sei denn, es ist Ihre Diagnose, in diesem Fall ist es sehr beängstigend.

Sobald die Tools von 3Scan die Bildgebung und erste Analyse durchgeführt haben, werden die Daten an Pathologen zurückgesendet, die die Ergebnisse untersuchen und übersetzen. Wir stellen uns den Pathologen gerne als Dirigenten eines Orchesters von Robotern vor, die hinausgehen und weite Bereiche der Biologie abbilden können, sagt Daniel. Der Pathologe spielt eine entscheidende Rolle, indem er die informierte menschliche Perspektive darstellt und innerhalb dieser Biologie unterscheidet, was pathologisch und was normal ist.

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