Fare testisi mikroskop görüntülerinden yapay zekâ teknikleri ile tübül ve spermatogonyal kök hücre tespiti

Spermatogonyal kök hücreler fertiliteyi sağlayan az sayıdaki sperm öncülleri olup saptanmaları zordur. Puberte öncesi testis hasarıyla gelişen infertilitede spermatogonyal kök hücre havuzunun sayıca belirlenmesi klinik için önemlidir. Görüntü işleme ve yapay zekâ alanındaki bölütleme ve öznitelik çıkartma yöntemleri ile somatik ve germ hücreleri saptanarak sayılabilmektedir. Bu çalışmada bölütleme, öznitelik çıkarımı ve derin öğrenme (YOLOv4) yöntemleriyle testis kesit mikrograflarındaki verilerle seminifer tübüller ve spermatogonyal kök hücrelerin hızlı, pratik ve güvenli bir şekilde tanımlanması ve sayılmasını sağlayan bir biyomühendislik sistemi geliştirileceği varsayılmıştır. Bu varsayımı test etmek için C57BL/6 yeni doğan farelerin testis parafin bloklarının seri kesitlerinde hematoksilen eozin ve spermatogonyal kök hücre belirteci SALL4 ile işaretlenmiştir. 66 dijital mikrografta aktif kontur modeliyle elde edilen seminifer tübül veri setlerinde makine öğrenmesi yöntemleri; destek vektör makineleri, karar ağacı, rastgele orman, naive bayesian, k en yakın komşu ve lojistik regresyon kullanılarak sınıflandırma işlemi gerçekleştirildiğinde sırasıyla %96,5, %96,5, %97,1, %90,4, %89,1 ve %96,5 oranında tespit sağlanmıştır. YOLOv4 tekniğinde kullanılmak üzere seminifer tübül için 12734 adet veri, spermatogonyal kök hücre için 9889 adet veri kullanılarak veri seti oluşturulmuştur. Buna göre seminifer tübüller %94, spermatogonyal kök hücreler %93 oranında tespit edilmiştir. Sonuç olarak, yeni doğan erkek fare testis kesitlerinden elde edilen mikrograflarla oluşturulan bu yapay zekâ teknikleri ile spermatogonyal kök hücrelerin tespitini sağlayarak başarıyla çalışmış olup, elde edilen sonuçlar ileri çalışmalarla geliştirildiğinde, deneysel hayvan modellerinde spermatogonyal kök hücre havuzunun hesaplanması için ve prepubertal testis biyopsisi alınan çocuklarda biyopsi etkinliğini belirlemek üzere kliniğe aktarılabilecek yeni ürünler oluşturma potansiyeli taşımaktadır.