В журнале Nature был представлен MUFASA — физически обоснованный симулятор флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения, моделирующий динамику флуорофоров с помощью цепей Маркова для SMLM и FF-SRM независимо от длительности кадров.
MUFASA воссоздает физику флуорофоров
Новый алгоритм под названием MUFASA (Multi-Protocol Unified Fluorescence-based Advanced Simulation Algorithm) охватывает несколько суперразрешенных протоколов флуоресцентной микроскопии. Согласно публикации в журнале Nature, симулятор использует непрерывные цепи Маркова для описания поведения флуорофоров. Такой подход позволяет достичь реалистичной эмиссии фотонов как в методах локализации отдельных молекул (Single Molecule Localization Microscopy, SMLM), так и в методах на основе флуктуаций (FF-SRM), причем расчеты не зависят от параметров выборки и длительности отдельных кадров.
Программный комплекс поддерживает работу как с отдельными излучателями, так и с целыми структурами. В симуляцию заложены реальные свойства камер, процессы фотообесцвечивания и фотофизические переходы.
Авторы разработали метод валидации данных
Для сопоставления виртуальных результатов с реальными экспериментальными данными авторы проекта разработали новый метод валидации. В его основе лежит оценка расстояния 1-Вассерштейна между распределениями числа фотонов, полученными в ходе эксперимента и симуляции.
MUFASA позволяет вычислять ключевые фотофизические показатели, включая молярный коэффициент экстинкции, а также рассчитывать оптимальные диапазоны мощности источников света на основе данных о флуктуациях.
Для взаимодействия с платформой разработчики создали интуитивный графический интерфейс на языке Python. Он предназначен для изменения параметров в реальном времени, визуализации процессов и экспорта файлов в формате TIFF.
