Desenvolvimento de ferramenta de rastreamento automatizado de células e exploração de eventos de heterogeneidade em árvores de descendência

Abstract

A heterogeneidade inerente a virtualmente todas as populações celulares carrega importantes implicações para doenças como o câncer, onde uma pequena população fenotipicamente distinta pode ser indetectável por metodologias analíticas populacionais mas conter grande relevância terapêutica caso componha uma população resistente a quimioterápicos. Experimentos com células únicas são capazes de gerar dados mais robustos do que análises populacionais, permitindo a detecção de subgrupos raros e um detalhamento mais fino da heterogeneidade de uma população. Entretanto, estes experimentos geram um volume considerável de dados, os quais são inviáveis de ser quantificados de maneira manual. Muitos programas foram desenvolvidos em uma tentativa de automatizar a detecção de células únicas em experimentos contínuos de microscopia; contudo, a análise final dos dados gerados ainda é complexa e requer conhecimentos técnicos de métodos computacionais. Neste trabalho, apresentamos o programa Family Tree Explorer (FATE). O programa tem como principal objetivo facilitar a análise de dados posterior a uma detecção automatizada de células em sequências de imagens de microscopia. FATE é capaz de rastrear células únicas através da sequência de fotos e inferir a ocorrência de divisão celular, migração e morte. Além disso, FATE consegue construir em memória a história de cada células e de sua árvore de descendentes. No modelo do programa, cada célula em cada árvore criada carrega informações únicas sobre si, como por exemplo tamanho celular, intensidade de fluorescência e referência em memória para suas células filhas/irmã/mãe. O programa permite explorar relações entre estas informações e avaliar a heterogeneidade em populações celulares de maneira inovadora, em análises voltadas tanto para comparações entre as células de uma dada árvore quanto para árvores distintas entre si. A partir das análises realizadas pelo FATE, espera-se colaborar com o surgimento de novas metodologias de análise de árvores de descendentes, bem como ajudar os cientistas a automatizar e simplificar seus protocolos de análise de células únicas em imagens de microscopia.