Name: high-throughput image analysis of tumor spheroids: a user-friendly software application to measure the size of spheroids automatically and accurately
Uploaded: 2014-07-08T23:30:00
Duration: 8 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-throughput Image Analysis of Tumor Spheroids: A User-friendly Software Application to Measure the Size of Spheroids Automatically and Accurately at JoVE.

Мы хотели бы поблагодарить Раймонд и Беверли Саклер Фонд за поддержку в нашем исследовании.

<ol>
	<li>Hamilton, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicellular+spheroids+as+an+in+vitro+tumor+model.">Multicellular spheroids as an in vitro tumor model.</a> Cancer Lett. 131, 29-34 (1998).</li><li>Sutherland, R. M., McCredie, J. A., Inch, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+multicell+spheroids+in+tissue+culture+as+a+model+of+nodular+carcinomas.">Growth of multicell spheroids in tissue culture as a model of nodular carcinomas.</a> J Natl Cancer Inst. 46, 113-120 (1971).</li><li>Inch, W. R., McCredie, J. A., Sutherland, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+nodular+carcinomas+in+rodents+compared+with+multi-cell+spheroids+in+tissue+culture.">Growth of nodular carcinomas in rodents compared with multi-cell spheroids in tissue culture.</a> Growth. 34, 271-282 (1970).</li><li>Hirschhaeuser, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicellular+tumor+spheroids:+an+underestimated+tool+is+catching+up+again.">Multicellular tumor spheroids: an underestimated tool is catching up again.</a> J Biotechnol. 148, 3-15 (2010).</li><li>Friedrich, J., Seidel, C., Ebner, R., Kunz-Schughart, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spheroid-based+drug+screen:+considerations+and+practical+approach.">Spheroid-based drug screen: considerations and practical approach.</a> Nat Protoc. 4, 309-324 (2009).</li><li>Yuhas, J. M., Li, A. P., Martinez, A. O., Ladman, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simplified+method+for+production+and+growth+of+multicellular+tumor+spheroids.">A simplified method for production and growth of multicellular tumor spheroids.</a> Cancer Res. 37, 3639-3643 (1977).</li><li>Ayers, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+of+preclinical+xenograft+tumors+is+more+accurately+assessed+by+ultrasound+imaging+than+manual+caliper+measurements.">Volume of preclinical xenograft tumors is more accurately assessed by ultrasound imaging than manual caliper measurements.</a> J Ultrasound Med. 29, 891-901 (2010).</li><li>Carpenter, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CellProfiler:+image+analysis+software+for+identifying+and+quantifying+cell+phenotypes.">CellProfiler: image analysis software for identifying and quantifying cell phenotypes.</a> Genome Biol. 7, (2006).</li><li>Kamentsky, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+structure,+function+and+compatibility+for+CellProfiler:+modular+high-throughput+image+analysis+software.">Improved structure, function and compatibility for CellProfiler: modular high-throughput image analysis software.</a> Bioinformatics. 27, 1179-1180 (2011).</li><li>Monazzam, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new,+fast+and+semi-automated+size+determination+method+(SASDM)+for+studying+multicellular+tumor+spheroids.">A new, fast and semi-automated size determination method (SASDM) for studying multicellular tumor spheroids.</a> Cancer Cell Int. 5, 32 (2005).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nat Methods. 9, 671-675 (2012).</li><li>Chan, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+contours+without+edges.">Active contours without edges.</a> IEEE Trans Image Process. 10, 266-277 (2001).</li><li>Bernard, O., Friboulet, D., Thevenaz, P., Unser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variational+B-spline+level-set:+a+linear+filtering+approach+for+fast+deformable+model+evolution.">Variational B-spline level-set: a linear filtering approach for fast deformable model evolution.</a> IEEE Trans Image Process. 18, 1179-1191 (2009).</li><li>Kass, M. W. A., Terzopoulos, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Snakes:+Active+contour+models.">Snakes: Active contour models.</a> International Journal of Computer Vision. 1, 321-331 (1987).</li><li>Wong, C., Vosburgh, E., Levine, A. J., Cong, L., Xu, E. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+neuroendocrine+tumor+cell+lines+as+a+three-dimensional+model+for+the+study+of+human+neuroendocrine+tumor+therapy.">Human neuroendocrine tumor cell lines as a three-dimensional model for the study of human neuroendocrine tumor therapy.</a> J Vis Exp. (66), (2012).</li></ol>

Нет конфликта интересов объявлены.

Это исследование представляет собой быстрое, гибкое, эффективное и автоматизированная программа - SpheroidSizer для точного определения размера 3D опухолевых сфероидов. SpheroidSizer проста в использовании и требует минимального ввода данных пользователем. Наиболее важные шаги для точного, плавного и успешного ведения SpheroidSizer включают в себя: что сфероиды изображаются в центре поля, не касаясь края колодца; все файлы, которые будут проанализированы вместе, как один проект должен быть отображены под тем же микроскопа с той же целью; все файлы, которые будут проанализированы правильно назвал и расположены, как указано в протоколе; и правильные пользовательские настройки вводятся перед вычислением. Преимущества SpheroidSizer включают его способность переносить постепенное изменение фона на изображении, а также для создания гладкой контуры которых соответствуют общей сферических форм сфероидов, использующих алгоритм активного контура. Выполнение активнымКонтур может быть нарушена в двух ситуациях: плохое инициализации, или в присутствии других местных краев отвлекающих от желаемого контура. В частности, в наших тестируемых случаев Вторая ситуация иногда произойти, когда некротический сердечник из большого сфероида привлекает активный контур, что приводит к меньшему контура сообщается. Стоит отметить, что другие автоматизированные пороговые методы, основанные также страдают в этой ситуации, если порог специально не установлен вручную. В связи с этим программа выдвигает усилия, чтобы помочь пользователям обнаружить и исправить угрозу сегментацию путем предоставления легко функции контроля качества. Если сегментация ошибка происходит от плохого инициализации, использование может использовать &quot;Руководство Initialize&quot; инструмент для переопределения автоматизированную инициализацию. Когда качество изображения слишком беден для активного контура, пользователи могут легко &quot;Рука ничья&quot; контур которые находят отражение в количественной оценке. Существующее программное обеспечение, например, CellProfiler могут быть адаптированы для этого приложения в полу-автоматизированной шоу, модын. Рабочий процесс может быть громоздким, когда большое количество изображений с разными условиями изображений представлены или когда подмножество изображений требуется больше вмешательства человека, чтобы правильно измерить. SpheroidSizer обеспечивает набор все-в-одном для расчета и контроля качества, чтобы управлять высокой пропускной рабочий процесс анализа изображений. SpheroidSizer в настоящее время ограничивается обнаружения одного сфероид за изображение и только измеряет осевая длина сфероида. Программа может быть расширена для поддержки дальнейшего количественного определения необходимую такие исследователи, как количественного на сфероидах с некротической ядра, обнаружение нескольких сфероидов в одном изображении или мониторинга форму сфероидов. Кроме того, программа может быть изменена, чтобы обнаружить и измерить размер подакцизным опухолей из животного или человека, который наверняка будет полезно для исследователей при проведении в естественных условиях доклинических или клинических исследований. Пост-обработка обнаруженных сфероидах также могут быть исследованы цельING на снижение человеческого усилия, необходимые для контроля качества и дальнейшего улучшения пропускной способности. SpheroidSizer обобщенное применение анализа изображений для 3D опухолевых сфероидов, которые производятся из любых типов клеток, и, следовательно, могут быть использованы в широком исследованию рака сообщества.

Трехмерная (3D) опухолевые сфероиды &quot;сферически симметричные агрегаты опухолевых клеток, аналогичных тканей, без искусственных субстрата для прикрепления клеток&quot; 1-3. Цитология и морфология опухоли Spheroids лучшие имитирует в естественных условиях организации ткани опухоли и микросреды, чем однослойные двумерных (2D) клеток. 3D опухолевые сфероиды стали практическим модель в пробирке для высокой пропускной показы противораковых терапевтических препаратов или изучения эффективности лекарственных препаратов-кандидатов, прежде чем животное в естественных условиях или клинических испытаний 4. Клинически эффективность любой противораковой медикаментозного лечения оценивается на основе уменьшенной роста опухоли. Аналогично, объем сфероид может быть использован в качестве меры эффективности для лабораторного изучения наркотиков рак. Сфероид объем (V = 0,5 * Длина * Ширина 2) определяется на основе большой и малой осевой длины (более известный как длина и ширина)6, 7 сфероидов. Большинство исследователей придется вручную рисовать длину и ширину на каждой сфероида, часто с использованием программного обеспечения, предлагаемые микроскопии компаний и продается вместе с аппаратурой для получения изображений. Этот метод становится проблематичным, когда экраны с высокой пропускной наркотиков выполняются и более сотни изображений производятся. Некоторые недавние исследования сообщили об использовании открытых исходного изображения программного обеспечения для анализа наборов инструментов, таких как CellProfiler 8-10 и ImageJ 11 развивать элементарные сегментации подпрограммы / макросы, которые участвующие коррекции освещения и простой пороговой. Эти процедуры часто нужно заново отрегулировать для различных партий изображений в соответствии с условиями освещения и изменение контрастности изображения; Таким образом, эти программные пакеты не может удовлетворить требование робастности анализа изображений высокой пропускной. Фридрих и сотрудники (2009) используется собственное программное обеспечение для измерения объема полу-автом сфероида втически 5. Метод, описанный в Monazzam и бумаги его коллег 10 был метод полуавтоматического для измерения размера сфероида в только в течение небольшого количества изображений. Таким образом, существует явная потребность в надежных, гибких, автоматизированных и готов к использованию анализа изображений инструменты для опухолевых сфероидов 3D. В этом исследовании мы описываем SpheroidSizer - в MATLAB на основе и программное приложение с открытым исходным кодом, чтобы измерить размер опухоли сфероидах автоматически и точно. SpheroidSizer предназначена для обработки много различных серий изображений 3D-сфероидов в той же сессии. Используя активный алгоритм контура 12-14, SpheroidSizer может терпеть изменение контрастности изображения, решительно игнорируют постепенное изменение фоновой подсветки и признать сфероидов в изображении. Он также может терпеть много обычные артефакты, например, мусор, происходит от образца. Рабочий процесс устроен так, что пользователи могут выполнять качества противоречивыел во время или после вычислений. Руководство перезапись результата анализа можно легко выполнить на месте. Воспользовавшись параллельных вычислений инструментов, скорость анализ может быть новый толчок развитию координации нескольких вычислительных ядер работать на вычислении одновременно на компьютере пользователя. Кроме того, SpheroidSizer выводит результаты в двух различных формах, что позволяет легко организовать интерфейс с последующих инструментов анализа.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="569">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:123px;">Axiovert 200M inverted microscope</td>
			<td style="width:176px;">Carl Zeiss Microscopy, LLC</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:183px;">microscope for imaging</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:123px;">Vostro 1720</td>
			<td style="width:176px;">Dell Inc.</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:183px;">single-core regular laptop</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;">HP Z820</td>
			<td style="width:176px;">HP Inc.</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:183px;">multi-core performance workstation</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:123px;">Matlab and Simulink R2013a</td>
			<td>Mathworks, Inc, Natick, MA</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:183px;">Matlab software&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-throughput image analysis of tumor spheroids: a user-friendly software application to measure the size of spheroids automatically and accurately

Все большее число приложений трехмерных (3D) опухолевых сфероидов в качестве модели в пробирке для открытия новых лекарств требует их адаптации к крупномасштабных форматов скрининга в каждом шаге экране наркотиков, в том числе крупномасштабных анализа изображений. В настоящее время нет готовых к использованию и бесплатное программное обеспечение для анализа изображений для удовлетворения этот масштабный формат. Большинство существующих методов привлечь вручную рисовать длину и ширину отображаемого 3D сфероидов, что является утомительным и трудоемким процессом. Это исследование представляет собой высокую пропускную программного обеспечения для анализа изображений приложение - SpheroidSizer, который измеряет старший и младший осевую длину отображаемого 3D опухолевых сфероидов автоматически и точно; вычисляет объем каждого отдельного 3D сфероида опухоли; затем выводит результаты в двух различных формах в электронных таблицах для простых манипуляций в последующем анализе данных. Основным преимуществом этой программы является ее мощное приложение анализа изображений, что являетсяадаптирован для большого количества изображений. Она обеспечивает вычисление высокой пропускной и контроля качества процесса. Расчетное время для обработки 1000 изображений составляет приблизительно 15 минут на минимальной конфигурации ноутбук или около 1 мин на рабочей станции в производительности многоядерных. Графический интерфейс пользователя (GUI), также предназначен для управления легко качества, и пользователи могут вручную изменять результаты работы с компьютером. Ключевым методом, используемым в это программное обеспечение адаптируется от активной алгоритма контура, также известный как Змей, что особенно подходит для изображений с неровной освещения и шумовом фоне, которые часто свирепствует автоматизированную обработку изображений на экранах высокой пропускной. Бесплатный &quot;Руководство Initialize&quot; и &quot;Рука ничья&quot; инструменты обеспечивают гибкость в SpheroidSizer в борьбе с различными видами сфероидах и разнообразных качественных изображений. Это программное обеспечение для анализа изображений высокой пропускной значительно уменьшает рабочую силу и ускоряет процесс анализа. Реализация этой программы это бeneficial для 3D опухолевых сфероидов стать обычным делом в модели пробирке для экранов наркотиков в промышленности и научных кругов.

Watch this Scientific Journal Video about High-throughput Image Analysis of Tumor Spheroids: A User-friendly Software Application to Measure the Size of Spheroids Automatically and Accurately at JoVE.

High-throughput Image Analysis of Tumor Spheroids: A User-friendly Software Application to Measure the Size of Spheroids Automatically and Accurately

Высокая пропускная анализ изображений опухолевых сфероидов: Программное обеспечение удобное приложение для измерения размера сфероидов автоматически и точно

Мы представляем программного обеспечения для анализа изображений высокой пропускной приложение для измерения размера трехмерных опухолевых сфероидов полученную с ярко-микроскопии. Это приложение обеспечивает быстрый и эффективный способ изучения последствий терапевтических препаратов на сфероидах, что выгодно для исследователей, которые хотят использовать сфероидов в экранах наркотиков.

The increasing number of applications of three-dimensional (3D) tumor spheroids as an in vitro model for drug discovery requires their adaptation to ...

Research

JoVE Journal

Biology

Tomato Analyzer: A Useful Software Application to Collect Accurate and Detailed Morphological and Colorimetric Data from Two-dimensional Objects

Томатный Analyzer: Полезные Прикладное программное обеспечение для сбора точной и подробной Морфологические и колориметрических данных из двумерных объектов

Measuring fruit morphology and color traits of vegetable and fruit crops in an objective and reproducible way is important for detailed phenotypic ...

High Throughput Microinjections of Sea Urchin Zygotes

Высокая пропускная Микроинъекции из морского ежа зиготы

Microinjection into cells and embryos is a common technique that is used to study a wide range of biological processes. In this method a small amount of ...

A High Throughput MHC II Binding Assay for Quantitative Analysis of Peptide Epitopes

Анализ связывания Высокая пропускная МНС II для количественного анализа пептидных эпитопов

Biochemical assays with recombinant human MHC II molecules can provide rapid, quantitative insights into immunogenic epitope identification, deletion, or ...

High-throughput Screening for Chemical Modulators of Post-transcriptionally Regulated Genes

Высокопроизводительный скрининг для химических модуляторов посттранскрипционно регулируемых генов

Both transcriptional and post-transcriptional regulation have a profound impact on genes expression. However, commonly adopted cell-based screening assays ...

qPCRTag Analysis - A High Throughput, Real Time PCR Assay for Sc2.0 Genotyping

qPCRTag анализ - Высокая пропускная способность, ПЦР в реальном времени Анализ на Sc2.0 Генотипирование

The Synthetic Yeast Genome Project (Sc2.0) aims to build 16 designer yeast chromosomes and combine them into a single yeast cell. To date one synthetic ...

High-Throughput, Multi-Image Cryohistology of Mineralized Tissues

Высокая пропускная способность, Multi-Image Cryohistology минерализованных ТКАНЕЙ

There is an increasing need for efficient phenotyping and histopathology of a variety of tissues. This phenotyping need is evident with the ambitious ...

Applications of pHluorin for Quantitative, Kinetic and High-throughput Analysis of Endocytosis in Budding Yeast

Применение pHluorin для количественного, Kinetic и высокой пропускной способностью анализа эндоцитоза у почкующихся дрожжей

Green fluorescent protein (GFP) and its variants are widely used tools for studying protein localization and dynamics of events such as cytoskeletal ...

Precise, High-throughput Analysis of Bacterial Growth

Точный, высокой пропускной способности анализ роста бактерий

Bacterial growth is a central concept in the development of modern microbial physiology, as well as in the investigation of cellular dynamics at the ...

Diagonal Method to Measure Synergy Among Any Number of Drugs

Диагональный метод мера взаимодействия между любое количество наркотиков

A synergistic drug combination has a higher efficacy compared to the effects of individual drugs. Checkerboard assays, where drugs are combined in many ...

A Sectioning, Coring, and Image Processing Guide for High-Throughput Cortical Bone Sample Procurement and Analysis for Synchrotron Micro-CT

Руководство по секционной обработке, корингу и обработке изображений для закупок и анализа образцов высокой пропускной способности кортикальной кости для синхротронной микро-CT

Bone is a dynamic and mechanically active tissue that changes in structure over the human lifespan. The products of the bone remodeling process have been ...