Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
Aquí describimos un protocolo para la segmentación automática de tejidos fluorescencia etiquetadas en diapositivas, utilizando un sistema de análisis de alto contenido de campo amplio (WHCAS). Este protocolo tiene amplias aplicaciones en cualquier campo que consiste en la cuantificación de marcadores fluorescentes en tejidos biológicos, como las ciencias biológicas, ingeniería médica y Ciencias de la salud.
Automated slide análisis y segmentación de marcada con fluorescencia de los tejidos es la manera más eficiente para analizar todo diapositivas o grandes cortes de tejido. Lamentablemente, muchos investigadores dedican grandes cantidades de tiempo y recursos desarrollando y optimizando los flujos de trabajo que sólo son relevantes para sus propios experimentos. En este artículo se describe un protocolo que puede utilizarse por aquellos que tienen acceso a un sistema de análisis de alto contenido de campo amplio (WHCAS) para cualquier tejido montado en corredera, con opciones de personalización dentro de módulos pre-construidos en el software asociado. No originalmente concebidos para el escaneo de diapositivas, los pasos detallados en este artículo permiten adquirir diapositiva imágenes en el WHCAS que se pueden importar en el software asociado. En este ejemplo, se demuestra la segmentación automática de diapositivas del tumor de cerebro, pero la segmentación automatizada de cualquier marcador marcada con fluorescencia nuclear o citoplásmico es posible. Además, hay una variedad de otros módulos de software cuantitativos incluyendo ensayos de localización/translocación de proteínas, proliferación celular/viabilidad/apoptosis y angiogénesis que se pueden ejecutar. Esta técnica se ahorra esfuerzo y tiempo que los investigadores y crear un protocolo automatizado para el análisis de diapositivas.
La cuantificación exacta y precisa de tejidos marcada con fluorescencia en las diapositivas es una técnica altamente solicitada en muchos campos científicos. Sin embargo, los investigadores a menudo manualmente cuentan muestras o gastan cantidades considerables de tiempo desarrollando técnicas automatizadas esotéricas para lograr esto. Aquí, ofrecemos un protocolo para la diapositiva automatizado análisis y cuantificación de células usando un WHCAS y su software asociado, con las células inmunes innatas en secciones del tumor de cerebro humano congelado como ejemplo. El software asociado ofrece una amplia gama de módulos personalizables incorporados del neurite consecuencia contando a la diferenciación de célula tipo1,2,3,4,5, 6. el objetivo de este método es proporcionar a los investigadores con un protocolo de principio a fin, fácilmente reproducible para adquirir imágenes de y cuantificar entidades marcada con fluorescencia en cualquier tejidos montados en portaobjetos.
En el presente Protocolo, el WHCAS se utiliza principalmente para placas para el posterior análisis en el software asociado para la proyección de imagen aunque dispusiera de un adaptador de diapositivas y las bases para análisis7 . Era prohibitivo a las diapositivas de imagen porque la calibración espacial cuidadosa de la zona de adquisición, la selección de revistas apropiadas, la creación de equipamiento a medida y un enlace con los representantes de producto se requiere. En el cuerpo más amplio de la literatura, en lugar de comprar una proyección de imagen de diapositiva dedicada y análisis aparato8, un anterior informe tecnológico con acceso a este software había eludido la adquisición de imágenes de diapositivas en el WHCAS en conjunto9. Realizar análisis de imagen o adquisición de imágenes en diferentes plataformas, requiere un trabajo extra para asegurar que cada uno sea compatible con la otra.
La habilidad de usar el WHCAS y el software para captura de imagen evitaría las complicaciones innecesarias de búsqueda o desarrollo de un alien de flujo de trabajo a estas herramientas. En este artículo, los pasos necesitan para crear una ampliación baja Resumen la exploración y las correspondientes imágenes de gran aumento por el tratamiento de la diapositiva como un plato, y el análisis posterior mediante el módulo de segmentación de multi-longitud de onda de la célula que permiten la replanificación de la WHCAS. Este protocolo fácilmente usable proporciona una ventaja sobre técnicas alternativas porque no es necesario desarrollar algoritmos o multi-step cuenta protocolos10,11 , una vez que las imágenes se adquieren en el WHCAS. Este protocolo reduce el tiempo necesario para optimizar una técnica de cuantificación, es más preciso12 y eficiente que el conteo manual y maximiza el uso de la WHCAS. Este protocolo puede ser fácil y ampliamente utilizado ya permite la proyección de imagen y análisis de cualquier tejido marcada con fluorescencia en las diapositivas.
Se obtuvieron muestras de tumor según el protocolo aprobado por el Comité de ética y Junta de revisión institucional local y llevó a cabo conforme a normas nacionales. El WHCAS y su software asociado en este artículo se enumeran en la Tabla de materiales.
1. importación de las revistas
2. crear opciones para escuchar analizar adquisición
3. creando ambientes para la adquisición de diapositivas en alta magnificación
4. colocar el portaobjetos en el sistema de análisis de campo amplio de alto contenido
5. adquisición de una exploración de la vista previa
6. gran aumento de la exploración
7. Análisis de la imagen
Las imágenes pueden verse dentro del software WHCAS. La figura 8 muestra las miniaturas de alta magnificación de todos los sitios dentro de la región definida de interés. Revisión de cada sitio para identificar las que deben ser excluidas del análisis (ejemplos muestran aumento baja y alta en la figura 8 y figura 9, respectivamente). Por ejemplo, 149 sitio está fuera de foco (Figura 9A), página 219 tiene burbujas (figura 9B), y 54 del sitio contiene un doblez (figura 9) y deben ser excluidos. Es típico para excluir a 10-15% de todos los sitios de imagen. En el ejemplo proporcionado, 15,3% de los sitios fueron excluidos (25/300 tenía burbujas, 17/300 estaban fuera de foco, se plegaron 3/300 y 1/300 estaba en el borde). Figura 10A es una imagen representativa para análisis (su miniatura de ampliación baja correspondiente se muestra en la figura 8). Aquí, las plantillas correspondientes generadas por el módulo de onda celular que demuestran los resultados de la segmentación automatizada en el sitio 59, modificado para requisitos particulares a las especificaciones de los autores (anchura mínima de núcleos = 2.5 μm, ancho máximo = 7,5 μm, y la intensidad por encima del fondo local = 35 graylevels; Anchura mínima de las células CD11b-positivas = 4 μm, ancho máximo = 18 μm, mínimo manchado área = 15 μm2y la intensidad por encima del fondo local = 310 graylevels; y anchura mínima de las células CD45 positivo = 4 μm, ancho máximo = 18 μm, mínimo manchado área = 15 μm2y la intensidad por encima del fondo local = 50 graylevels). Tras la segmentación, los datos cuantitativos de la proporción de células de tinción positiva para cada marcador (6,2 ± 5,1% y 3,8 ± 2.1% de CD11b+ y CD45+ de las células, respectivamente), ambos marcadores (3,5 ± 2.1% CD11b+CD45+ las células), no hay marcadores (86,6 ± 9.0% CD11b–CD45 células– ; Figura 10B), medio manchado área (40,0 ± 9.2 μm y μm ± 36.7 7.6 de CD11b+ y CD45+ de las células, respectivamente; Figura 10) y significa la intensidad de la fluorescencia (408,9 unidades de fluorescencia relativa de ± 40.3 y 373,9 unidades de fluorescencia relativa de ± 38.1 de CD11b+ y CD45+ de las células, respectivamente; Figura 10) se puede obtener.
Figura 1: configuración para la adquisición de la diapositiva en la ampliación baja. A. esta imagen muestra la configuración de la placa. B., se muestran los valores de fondo de placa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: configuración para la adquisición de la diapositiva en gran aumento. Esta figura muestra la selección de las revistas correspondientes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: demostración de cómo cargar usando el adaptador de diapositivas diapositivas. A. la diapositiva se coloca el cubreobjetos hacia abajo con la etiqueta en el lado de la ranura del adaptador de diapositivas. B. Deslice el adaptador se carga en el sistema de análisis de alto contenido de campo amplio. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: configuración de diapositivas vista previa. A. esta figura muestra los parámetros para la adquisición. B., se muestran los valores para los parámetros de longitud de onda de Hoescht/DAPI. C. esta imagen muestra los ajustes de diario. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: dibujo una región diapositiva. A. la herramienta región rectangular (no pueden utilizarse otras herramientas de dibujo) se utiliza para seleccionar el área de exploración de vista previa y crear regiones de interés en la exploración del DAPI. B. el contorno del teal en esta figura muestra cómo se debe seleccionar el área de la diapositiva (incluyendo la etiqueta). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: creación de regiones de interés en la exploración de la vista previa. La vista previa o escanear DAPI representa el área de la diapositiva entera. En este ejemplo, hay tres secciones de tejido de cerebro serial (los contornos rectangulares blanco sólidos). El área por encima de estas secciones representa las etiquetas circulares en la diapositiva. Arreglos de sección diferente no limitará la selección posterior de las regiones de interés. La región de interés en este ejemplo concreto se muestra con un contorno rectangular blanco discontinuo. El scalebar = 1 mm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: adquisición de la imagen de windows esenciales para alta magnificación. A. ventana de configuración de sitio de la adquisición muestra cuántas columnas y filas dentro de la región o regiones de interés. B. garantizar el número correcto de columnas y filas indicadas en la Figura 7A se introducen en el cuadro configuración de la adquisición de placa y los sitios son de cerámica. C. es necesario mantener la ventana WellPositions abierta para la duración de la adquisición de la imagen aunque sea en blanco. D. debe destacarse el número apropiado de las regiones de interés. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8: imagen representativa de la región de interés. Cada sitio puede mostrarse en una miniatura compuesta de la región de interés. Los sitios representativos que han sido excluidos (marcados con rojo cajas) y un ejemplo de un sitio incluido (marcado con un cuadro verde) se muestra en un aumento mayor. Se recomienda revisar cada sitio para asegurarse de que es de calidad suficiente para el análisis. El scalebar = 1 mm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 9: ejemplos de sitios que deben excluirse del análisis. A. las secciones del tumor de cerebro humano han sido manchadas con CD11b (verde) y CD45 (rojo), marcadores de microglia y macrófagos. Esta imagen está fuera de foco y se ha excluido del análisis. B. burbujas están presentes en esta imagen que ha sido excluida del análisis final. C. Este sitio fue excluido del análisis por el pliegue en el tejido. Las barras de escala son 20 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 10: imágenes representativas y análisis. A. cada imagen aparece junto a las plantillas que representan los resultados de la segmentación automatizada. En el recubrimiento, los núcleos aparecen en blanco y positivamente células aparecen en verde para CD11b y rojo para CD45. Después de excluir los sitios de calidad inadecuada del análisis y combinación de los resultados de todos los sitios restantes, B. la proporción media del total de células en cada sitio que mancharon el positivo para cada marcador y conjuntamente con la etiqueta para ambos marcadores, C. la media había manchada de área y D. la intensidad media de la célula son representados gráficamente. RFU = unidades de fluorescencia relativa. Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Las barras de escala son 20 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Un alambique de problema comunes que obstaculizan la eficacia de la investigación en ciencias biológicas es el desarrollo de protocolos para la cuantificación objetiva, exacta y precisa de los tejidos marcada con fluorescencia y sus estructuras. Cantidades significativas de tiempo y esfuerzo se dirigen hacia encontrar maneras de analizar diapositivas de tejidos una vez que ha sido reflejadas. Muchos métodos existentes proporcionan algoritmos para que los usuarios recrear dentro de programas12,13,14. Estos métodos son aceptables, pero la importancia de este informe es que permite al usuario establecer fácil y rápidamente una imagen holística adquisición y Protocolo de análisis si el usuario tiene acceso a un WHCAS. Ensayos que diferencian tipos de la célula y cuantifican varias estructuras y procesos, análisis de ciclo celular y translocación nuclear, por ejemplo, ya están disponibles en el software asociado.
La configuración implica algunos pasos críticos. En primer lugar, se definen los parámetros espaciales de la diapositiva como si fuera un plato. En segundo lugar, se crea un análisis Resumen de ampliación baja de que las regiones de interés se seleccionan para la proyección de imagen de alta magnificación. Por último, se excluyen los sitios que afectan la exactitud y precisión de los análisis posteriores. La mayor limitación de esta técnica es que su aplicabilidad depende de si el usuario tiene acceso a un WHCAS. Sin embargo, con la creciente necesidad de sistemas de análisis de alto contenido, muchas instituciones están ofreciendo a sus investigadores a permanecer competitivo15. Solución de problemas es necesario más comúnmente cuando las secciones de tejido no tienen el mismo grosor. Si se seleccionan varias regiones de interés, algunos estarán enfocados mientras que otras no. Idealmente, durante el seccionamiento, el usuario cuidaría para crear muestras homogéneas. Sin embargo, si las muestras son inconsistentes, el foco en la longitud de onda de tinción nuclear (o fluoróforo más brillante del usuario), que se utiliza para enfocar, puede reajustarse para cada región fuera de foco de interés e incluso para cada campo de visión. Simplemente se compensan las otras longitudes de onda de la longitud de onda de tinción nuclear, solamente esta longitud de onda necesita reajuste.
En este informe, detallamos cómo escanear y analizar diapositivas utilizando un WHCAS y software asociado. El módulo de onda de la célula que le permite contar automáticamente cualquier marcadores nucleares o citoplasmáticos fluorescencia etiquetadas. Después de ajustar los ajustes de enfoque y definir las características celulares como el ancho y área para personalizar el módulo al imagen del tejido, no hay necesidad de intervención del usuario obtener las diapositivas de imagen y datos cuantitativos. Hasta tres diapositivas puede ser reflejada en un momento y se pueden definir múltiples regiones de interés. Permite protocolo WHCAS los usuarios que necesitan analizar diapositivas aprovechar personalizable, multiusos, automatiza flujos de trabajo que no requieren poca o ninguna optimización y pueden ser aplicados en cualquier proyecto en el futuro que involucran el análisis histológico del tejido.
Los autores tienen intereses financieros en los productos descritos en este manuscrito y tienen nada más que revelar.
Este proyecto fue financiado por una subvención de los institutos canadienses de investigación en salud y Alberta Innovates - salud soluciones/Alberta Cancer Foundation. Los autores desean reconocer a la unidad de regeneración en instalaciones centrales de Neurobiología para el uso de su equipo, el trabajo de Paula Gedraitis en la construcción de la Fundación sobre la que Deslice la exploración en el WHCAS fue posible y el creador de los productos mencionados en este artículo, dispositivos moleculares.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ImageXpress MicroXLS | Molecular Devices | NA | Apparatus for image acquisition |
MetaXpress 5.1 | Molecular Devices | NA | Associated software for ImageXpress MicroXL (runs on a PC with the Windows operating system). |
Slide adapter | Molecular Devices | NA | Metal slide holder that fits into ImageXpress MicroXL |
Slide_Region_Acquisition_revA.jzp | Molecular Devices | NA | The journal can be obtained from metamorph.moleculardevices.com/forum/showthread.php?tid=218&highlight=slide or from contacting a Molecular Devices representative |
Slide_Region_Acquisition _Setup.JNL | Molecular Devices | NA | Select this journal in Step 6.6. |
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