В основе технологии лежат алгоритмы SALO и TOP3. Они предназначены для обработки больших массивов информации с сохранением общей структуры исследуемой ткани и мелких деталей. Это важно при масс-спектрометрии, поскольку данный метод позволяет определять химический состав образца на молекулярном уровне и отображать пространственное распределение белков и липидов. Из-за огромного объема получаемой информации распространенные алгоритмы визуализации могут сглаживать отдельные особенности и границы между пораженными и здоровыми клетками.
MSI-VISUAL переводит такие данные в визуальную форму непосредственно на экране. Разработчики сравнивают принцип его действия с виртуальным окрашиванием тканей: программа выделяет микроскопические аномалии без применения дополнительных химических красителей. Пользователь может выбрать интересующую область на полученной карте и определить конкретные молекулы, связанные с обнаруженными изменениями.
Работу системы проверили на биологических образцах. При исследовании мозга мышей программа обнаружила отдельные амилоидные бляшки — скопления токсичных белков, характерные для деменции, которые не были замечены стандартными методами. Во время анализа биопсии человеческой почки MSI-VISUAL позволил различить отдельные типы канальцев и воспалительные клетки.
Комплекс рассчитан и на обработку крупных массивов информации объемом более 50 ГБ. Для выполнения таких задач его алгоритмам требуется в сотни раз меньше времени и памяти, чем популярным аналогам, в том числе UMAP. Кроме того, врач может сразу выделить подозрительную область и получить данные о присутствующих там молекулах. Такой способ позволяет обходиться без совмещения результатов масс-спектрометрии с МРТ и другими традиционными исследованиями, сокращая время диагностики.
Для поиска молекулярных «отпечатков» заболеваний масс-спектрометрия использует отношение массы к заряду — m/z, позволяющее идентифицировать вещества. Одной из проблем этого направления долгое время оставалось сочетание высокой детализации с необходимостью быстро обрабатывать весь объем информации. Это затрудняло, в частности, исследование границ опухолей и процессов, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.
Разработчики открыли исходный код MSI-VISUAL и предоставили лабораториям бесплатный доступ к технологии. В дальнейшем систему предполагается использовать в исследованиях, связанных с персонализированным лечением. Такой подход ориентирован на подбор методов терапии с учетом конкретных метаболических нарушений.