Development and application of bioimage analysis methods for avanced optical microscopy.

Abstract

La microscopía ha revolucionado nuestra comprensión de los sistemas biológicos, permitiéndonos explorar a niveles celulares y moleculares. La evolución de la imagen analógica a la digital impulsó el desarrollo de algoritmos para reducción de ruido y realce de contraste desde la década de 1970. La integración de avances en microscopía, biología y métodos computacionales dio origen al término "bioimage analysis", transformando la interpretación de imágenes biológicas complejas. La motivación de esta tesis se basa en fortalecer las capacidades de bioimagen del CNB-CSIC, destacado como Centro de Excelencia Severo Ochoa hasta 2022. La creación de la Plataforma de Bioimagen y la Unidad de Análisis Cuantitativo de Imágenes (QIAU) busca superar deficiencias en el análisis cuantitativo de imágenes de fluorescencia. La tesis aborda objetivos clave: 1. Ampliar la automatización en algoritmos de procesamiento de imágenes para mejorar la eficiencia y precisión. 2. Transicionar hacia un análisis masivo y cuantitativo en la microscopía óptica para convertirse en líder en biología cuantitativa. 3. Mejorar las capacidades de procesamiento de bioimágenes en pipelines rutinarios mediante técnicas avanzadas. 4. Implementar el procesamiento en tiempo real de imágenes de microscopía óptica y superresolución, compensando deformaciones geométricas. La tesis concluye con contribuciones significativas, implicaciones teóricas y prácticas, y futuras líneas de investigación. Se destaca la agilización y automatización de tareas rutinarias, reduciendo la carga de trabajo y aumentando la efectividad. Herramientas como clasificación de tipos celulares y seguimiento de partículas mejoran la precisión y eficiencia del análisis, facilitando comparaciones cuantitativas y avanzando en la comprensión de procesos biológicos. El cambio hacia un análisis masivo y cuantitativo capacita al centro para gestionar grandes conjuntos de datos de microscopios avanzados, consolidando al CNB como líder en biología cuantitativa y bioimagen.