Hjärtsjukdom är den vanligaste dödsorsaken i USA och andra industrialiserade länder, och många patienter står inför begränsade behandlingsalternativ. Lyckligtvis, stamcellsbiologi har gjort det möjligt för forskare att producera ett stort antal kardiomyocyter, cellerna som utgör hjärtat eller hjärtmuskeln och har potential att användas i avancerade läkemedelsskärmar och cellbaserade terapier.

En av fallgroparna för dessa stamcellgenererade kardiomyocyter är att de inte representerar vuxna mänskliga kardiomyocyter utan förblir omogna utan ytterligare ingripande. Dessutom, nuvarande bildanalystekniker tillåter inte forskare att analysera heterogena, mångriktad, striatade myofibriller typiska för omogna celler för att avgöra när nya ingrepp lockar cellerna att organisera.

I Journal of Applied Physics , forskare visar upp en algoritm som kombinerar gradientmetoder med snabba Fourier -transformationer, scanningsgradienten Fourier -transform eller SGFT -teknik, att kvantifiera myofibrilstrukturer i hjärtceller med stor noggrannhet. Myofibriller är den långsträckta kontraktila enheten i en muskelcell.

"Om du tittar på vuxen mänsklig hjärtvävnad, allt är inte i perfekt linje. Allt är inte staplat snyggt och snyggt som en bokhylla, "sa Wendy Crone, författare till tidningen. "Strukturerna är mer komplicerade. Vi ville kunna kvantifiera organisationen."

Denna analysnivå, kombinerat med nya framväxande studier av effekterna av cellmutation, har potential att skapa nya insikter om de mekanismer som ligger till grund för generering av myofibriller och olika kardiomyopatier, vilket gör det svårare för hjärtmuskeln att pumpa blod till resten av kroppen.

"Det finns myofibrilrubbning i vissa hjärtsjukdomar, "sa Crone." Med vår teknik, vi kan kvantifiera oordning, vilket ger en bättre förståelse av svårighetsgraden av sjukdom i hjärtceller. "

Det heterogena, striat mönster som denna nya metod kan upptäcka och kvantifiera förekommer i otaliga andra fall inom biologi och på andra ställen. Till exempel, SGFT -tekniken upptäcker tydligt fördelningen av kollagenorganisation och orientering i bröstvävnadsbiopsier, vilket är signifikant eftersom bröstvävnad med cancer har mer organiserade kollagenstrukturer. Som tidigare studier har visat, kollagenfibrernas morfologi i bröstcancervävnad är en stark prognostisk indikator på tumörens malignitet.

SGFT -tekniken kan också potentiellt användas för att kvantifiera strimmade mönster i tidiga skede -neuroner härledda från stamceller.

"Vår kod kan kvantifiera organisationen av neurala rosetter, för, sa Crone.