Fundacja na rzecz Nauki Polskiej przyznała stypendia - rozmowa z laureatką Danutą Liberdą-Matyją

Moja metoda pozwoli na przyspieszenie diagnostyki nowotworów i będzie wsparciem dla histopatologów. 

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej po raz 31. przyznała młodym naukowcom przed 30 r.ż. stypendia w ramach programu START. Jedną z laureatek jest Danuta Liberda-Matyja.

Rozmowa z Danutą Liberdą-Matyją, z SOLARIS, Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego, Uniwersytet Jagielloński, laureatką stypendium Fundacji na rzecz Nauki Polskiej START 2023.

- Otrzymała pani prestiżowe stypendium Fundacji na rzecz Nauki Polskiej START 2023 dla wybitnych młodych naukowców. Co więcej, znalazła się w gronie czterech kandydatów, których osiągnięcia badawcze zostały ocenione przez recenzentów konkursu jako wybitne. Nad czym pani pracuje? 

W moich badaniach naukowych zajmuję się zastosowaniem obrazowania w podczerwieni w połączeniu z metodami uczenia maszynowego do detekcji nowotworów w tkankach. Metoda ta pozwala na uzyskanie informacji o składzie biochemicznym badanych tkanek, bez konieczności zastosowania czasochłonnych barwień histopatologicznych. Moje badania polegają na pomiarze niewybarwionych tkanek przy pomocy obrazowania w podczerwieni, a następnie stworzeniu modeli klasyfikacyjnych przy użyciu algorytmów uczenia maszynowego w celu rozpoznania typów tkanek. Finalnym wynikiem jest obraz tkanki, która jest komputerowo wybarwiona, na przykład, obszary zmienione nowotworowo oznaczone są czerwonym kolorem, zdrowe zielonym, a zapalne różowym.

Z sukcesem zbudowałam i zoptymalizowałam modele histopatologiczne rozpoznające nowotwory przełyku oraz trzustki, za co przyznano mi stypendium START. Celem moich badań jest stworzenie metody, która będzie mogła zostać zastosowania w klinice, zarówno do szybkiego screeningu pacjentów w celu detekcji nowotworów oraz pomocy w rozpoznaniu histopatologicznym przypadków trudnych.  

- Diagnostyką nowotworów w tkankach przy zastosowaniu obrazowania w podczerwieni na dużych zestawach danych zajmuje się jedynie kilka grup naukowych na świecie. Co jest innowacyjnego w pani badaniach? 

W moich badaniach jako pierwsza stworzyłam tak rozległe modele klasyfikacji nowotworów w tkankach przełyku oraz trzustki. Model klasyfikacji w przypadku trzustki pozwala nam na rozróżnianie nie tylko tkanek nowotworowych od zdrowych, ale również rozpoznawanie miejsc zmienionych zapalnie. Co więcej, został on stworzony w oparciu o ponad 600 biopsji igłowych (pobranych od 250 pacjentów), będąc tym samym jednym z największych dotychczas zmierzonych zestawów danych w obrazowaniu tkanek w podczerwieni. Moje badania skupiają się również na ulepszeniu aspektu poprawy jakości uzyskiwanych danych w celu uzyskania lepszych wyników klasyfikacji tkanek oraz optymalizacji modelu pod kątem skrócenia czasu obliczeń w celu uzyskania wyników w jak najkrótszym czasie. Aby metoda mogła znaleźć zastosowanie w klinice musi być szybka oraz stosunkowo tania w codziennym zastosowaniu. Dlatego też badam możliwość zastosowania tańszych nośników próbki, które pogarszają jakość otrzymywanych danych, jednak przy zastosowaniu odpowiednich metod przetwarzania danych możemy minimalizować ten efekt uzyskując bardzo dobre wyniki klasyfikacji.

- Dlaczego zainteresowała się pani tym obszarem badań? 

Tematyką rozpoznawania nowotworów w tkankach przy użyciu obrazowania w podczerwieni zainteresowałam się dołączając do grupy badawczej dr hab. Tomasza Wróbla. Rozpoczęłam wtedy moją pracę jako chemik w projekcie HOMING „Pełna histopatologia raka trzustki przy zastosowaniu obrazowania chemicznego”. Tematyka tych badań była dla mnie bardzo interesująca, zdecydowałam się więc na rozpoczęcie studiów doktoranckich pod okiem dr hab. Tomasza Wróbla na Uniwersytecie Jagiellońskim. 

- W jaki sposób pani badania wpłyną na profilaktykę i leczenie nowotworów?

Wprowadzenie metody do kliniki pozwoliłoby na przyspieszenie diagnostyki nowotworów, a także stanowiło dodatkowe wsparcie dla histopatologów w przypadku oceny nietypowych obszarów w tkance. W przypadku nowotworów trzustki jesteśmy w stanie zaklasyfikować biopsję śródoperacyjną (o wymiarach 2x3cm) już w siedem minut, co daje możliwość na szybkie wyznaczenie marginesu chirurgicznego. Jeśli chodzi o szybki screening, zastosowanie metody w klinice pozwoliłoby na szybki odsiew przypadków zdrowych i poddanie ocenie histopatologów wyłącznie przypadków, gdzie tkanka jest zmieniona patologicznie. Histopatolodzy poświęcają ogrom czasu na analizie zdrowych przypadków, tak więc powyższe podejście pozwoliłoby im na skupienie się na przypadkach skomplikowanych.

 - Jakie znaczenie ma dla pani wyróżnienie w konkursie organizowanym przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej?

Wyróżnienie w konkursie START jest dla mnie wyjątkowym docenieniem moich osiągnięć naukowych, które dodatkowo inspiruje mnie do dalszego prowadzenia moich badań. W tym roku o przyznanie stypendium starało się aż 660 osób. Już, znalezienie się pośród 100 laureatów było dla mnie ogromnym osiągnięciem. Stypendium START jest również dużym wsparciem finansowym, co jest istotne dla badaczy będących na wczesnym etapie kariery naukowej. Warto podkreślić, że dużym wyzwaniem w karierze każdego młodego badacza czy badaczki jest aplikowanie o granty badawcze oraz stypendia. Jest to bowiem sytuacja, w której spotykamy się z oceną naszych wniosków o finasowanie oraz dorobku naukowego.

- Na co dzień pracuje pani w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS jako opiekun infrastruktury badawczej linii CIRI (Chemical InfraRed Imaging). Czym się pani zajmuje?

Pracuję w zespole zajmującym się budową infrastruktury linii CIRI pozwalającej na ekstrakcje promieniowania podczerwonego z promieniowania synchrotronowego generowanego podczas pracy akceleratora. Linia CIRI już wkrótce umożliwi darmowy dostęp dla badaczy z polski i całego świata do 3 spektrometrów pozwalających na prowadzenie innowacyjnych badań, takich jak na przykład pomiary żywych komórek czy obrazowanie w skali nanometrycznej. Moje badania nad nowotworami piersi prowadzone są właśnie na linii badawczej CIRI.

 - Jakie jest pani naukowe marzenie?

By moje badania przyczyniły się do wprowadzenia stosowanej przeze mnie metody do kliniki. Chciałabym również, aby mogły one stanowić inspirację oraz punkt wyjścia dla innych badaczy, którzy są zainteresowani tematyką obrazowania w podczerwieni połączonego z metodami uczenia maszynowego do rozwiązywania problemów bądź szukania odpowiedzi na pytania z zakresu nauk biologicznych.