Name: supervised machine learning for semi-quantification of extracellular dna in glomerulonephritis
Uploaded: 2020-06-18T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Supervised Machine Learning for Semi-Quantification of Extracellular DNA in Glomerulonephritis at JoVE.com

Мы признаем, Monash Micro Imaging для использования Nikon C1 вертикально конфокальный лазерный сканирующий микроскоп и Монаш гистологии платформы для обработки тканей почек.

Этот метод позволяет обнаруживать пан ecDNA от всех форм смерти клеток. Тот же метод и антитела используются для ткани биопсии почек человека (от шага 4). Все животные и человеческие предметы получили одобрение этики в Университете Монаша, а также в Монаше, Клейтон, Виктория, Австралия.
<p c...

<ol>
	<li>O'Sullivan, K. M., 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=Renal+participation+of+myeloperoxidase+in+antineutrophil+cytoplasmic+antibody+(ANCA)-associated+glomerulonephritis.">Renal participation of myeloperoxidase in antineutrophil cytoplasmic antibody (ANCA)-associated glomerulonephritis.</a> Kidney International. 88 (5), 1030-1046 (2015).</li><li>Jennette, J. C., Falk, R. J., Hu, P., Xiao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathogenesis+of+antineutrophil+cytoplasmic+autoantibody-associated+small-vessel+vasculitis.">Pathogenesis of antineutrophil cytoplasmic autoantibody-associated small-vessel vasculitis.</a> Annual Review of Pathology. 8, 139-160 (2013).</li><li>Jorgensen, I., Rayamajhi, M., Miao, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmed+cell+death+as+a+defence+against+infection.">Programmed cell death as a defence against infection.</a> Nat Rev Immunol. 17 (3), 151-164 (2017).</li><li>Brinkmann, V., 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=Neutrophil+extracellular+traps+kill+bacteria.">Neutrophil extracellular traps kill bacteria.</a> Science. 303 (5663), 1532-1535 (2004).</li><li>Wyllie, A. H., Kerr, J. F., Currie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+death:+the+significance+of+apoptosis.">Cell death: the significance of apoptosis.</a> International Review of Cytology. 68, 251-306 (1980).</li><li>Fiers, W., Beyaert, R., Declercq, W., Vandenabeele, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+than+one+way+to+die:+apoptosis,+necrosis+and+reactive+oxygen+damage.">More than one way to die: apoptosis, necrosis and reactive oxygen damage.</a> Oncogene. 18 (54), 7719-7730 (1999).</li><li>Pasparakis, M., Vandenabeele, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Necroptosis+and+its+role+in+inflammation.">Necroptosis and its role in inflammation.</a> Nature. 517 (7534), 311-320 (2015).</li><li>Fink, S. L., Cookson, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caspase-1-dependent+pore+formation+during+pyroptosis+leads+to+osmotic+lysis+of+infected+host+macrophages.">Caspase-1-dependent pore formation during pyroptosis leads to osmotic lysis of infected host macrophages.</a> Cellular Microbiology. 8 (11), 1812-1825 (2006).</li><li>Ooi, J. D., Gan, P. Y., Odobasic, D., Holdsworth, S. R., Kitching, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T+cell+mediated+autoimmune+glomerular+disease+in+mice.">T cell mediated autoimmune glomerular disease in mice.</a> Current Protocols in Immunology. 107, 15.27.11-15.27.19 (2014).</li><li>Ruth, A. J., 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=Anti-neutrophil+cytoplasmic+antibodies+and+effector+CD4++cells+play+nonredundant+roles+in+anti-myeloperoxidase+crescentic+glomerulonephritis.">Anti-neutrophil cytoplasmic antibodies and effector CD4+ cells play nonredundant roles in anti-myeloperoxidase crescentic glomerulonephritis.</a> Journal of the American Society of Nephrology. 17 (7), 1940-1949 (2006).</li><li>Nagler, M., Insam, H., Pietramellara, G., Ascher-Jenull, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+DNA+in+natural+environments:+features,+relevance+and+applications.">Extracellular DNA in natural environments: features, relevance and applications.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 102 (15), 6343-6356 (2018).</li><li>Burnham, P., 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=Urinary+cell-free+DNA+is+a+versatile+analyte+for+monitoring+infections+of+the+urinary+tract.">Urinary cell-free DNA is a versatile analyte for monitoring infections of the urinary tract.</a> Nature Communications. 9 (1), 2412 (2018).</li><li>Gobe, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+apoptosis+in+kidney+tissue+sections.">Identification of apoptosis in kidney tissue sections.</a> Methods in Molecular Biology. 466, 175-192 (2009).</li><li>Olander, M., Handin, N., Artursson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-Based+Quantification+of+Cell+Debris+as+a+Measure+of+Apoptosis.">Image-Based Quantification of Cell Debris as a Measure of Apoptosis.</a> Analytical Chemistry. 91 (9), 5548-5552 (2019).</li><li>Arganda-Carreras, I., 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=Trainable+Weka+Segmentation:+a+machine+learning+tool+for+microscopy+pixel+classification.">Trainable Weka Segmentation: a machine learning tool for microscopy pixel classification.</a> Bioinformatics. 33 (15), 2424-2426 (2017).</li><li>Schindelin, J., 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=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Apel, F., Zychlinsky, A., Kenny, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+neutrophil+extracellular+traps+in+rheumatic+diseases.">The role of neutrophil extracellular traps in rheumatic diseases.</a> Nature Reviews Rheumatology. 14 (8), 467-475 (2018).</li><li>Chapman, E. 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=Caught+in+a+Trap?+Proteomic+Analysis+of+Neutrophil+Extracellular+Traps+in+Rheumatoid+Arthritis+and+Systemic+Lupus+Erythematosus.">Caught in a Trap? Proteomic Analysis of Neutrophil Extracellular Traps in Rheumatoid Arthritis and Systemic Lupus Erythematosus.</a> Frontiers in Immunology. 10, 423 (2019).</li><li>Oliveira, V. C., 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=Sudan+Black+B+treatment+reduces+autofluorescence+and+improves+resolution+of+in+situ+hybridization+specific+fluorescent+signals+of+brain+sections.">Sudan Black B treatment reduces autofluorescence and improves resolution of in situ hybridization specific fluorescent signals of brain sections.</a> Histology &amp; Histopathology. 25 (8), 1017-1024 (2010).</li><li>Kessenbrock, K., 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=Netting+neutrophils+in+autoimmune+small-vessel+vasculitis.">Netting neutrophils in autoimmune small-vessel vasculitis.</a> Nature Medicine. 15 (6), 623-625 (2009).</li><li>Schreiber, 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=Necroptosis+controls+NET+generation+and+mediates+complement+activation,+endothelial+damage,+and+autoimmune+vasculitis.">Necroptosis controls NET generation and mediates complement activation, endothelial damage, and autoimmune vasculitis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (45), E9618-E9625 (2017).</li><li>Antonelou, M., Perea Ortega, L., Harvey, J., Salama, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-myeloperoxidase+antibody+positivity+in+patients+without+primary+systemic+vasculitis.">Anti-myeloperoxidase antibody positivity in patients without primary systemic vasculitis.</a> Clinical and Experimental Rheumatology. 37 (2), 86-89 (2019).</li></ol>

Существует несколько протоколов, которые измеряют провоспалительные маркеры в сыворотке крови и моче как пациентов, так и мышиных моделей гломерулонефрита. Этот описанный протокол позволяет напрямую анализировать продукты клеточной смерти (ecDNA, NETs и ecMPO) в пределах гломерула. Наиболее...

Myeloperoxidase анти neutrophil цитоплазматические антитела, связанные васкулит (MPO-AAV) является аутоиммунным заболеванием, что приводит к почечной недостаточности от патологических гломерулярных травм со значительной гибели клеток и высвобождение дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК)1,2. ДНК может активировать иммунную систему, действуя в качестве сигнала опасности. При нормальных здоровых условиях, ядерное расположение ДНК обеспечивает защиту от воздействия иммунной системы. СамоОНК, которая высвобождается внеклеточно либо в результате патогенных процессов или аутоиммунных рассматривается иммунной системой как мощное провоспалительные повреждения, связанные с молекулярным самобелем (DAMP)3. Дополнительная клеточная ДНК (ecDNA) высвобождается из умирающих клеток через несколько различных механизмов, которые регулируются различными биохимическими путями, такими как апоптоз, некроптоз нейтрофил внеклеточной ловушки формирования (NETs), некроз или пироптоз4,5,6,7,8.
Мы описываем здесь методы, чтобы пятно и мера ecDNA освобождены от умирающих клеток в разделах формалин фиксированной парафин встроенных (FFPE) почки из экспериментальных анти-MPO GN и биопсии почек от пациентов с MPO-AAV9,10. Существует множество методов для обнаружения циркулирующих двойных мель ДНК (dsDNA) и ДНК комплексов из сыворотки и мочи и из пробирки анализ11,12. Эти методы, хотя и точны в определении количества ecDNA, не определить, где ecDNA высвобождается анатомически. Есть методы, которые описывают конкретные измерения ecDNA, такие как тюля для апоптоза и измерения клеточного мусора13,14. Существует не метод, который описывает измерения ecDNA кульминацией из всех форм смерти клеток в почках FFPE, где патологические повреждения происходят. Это важно, чтобы определить, если экспериментальные терапевтические процедуры очистки ecDNA от сайтов патологических травм в фактическом целевом органе.
Приобретение нескольких изображений из образцов почек создает большой объем данных, которые обычно анализируются одним пользователем. Это трудоемкий, трудоемкий, отнимает много времени и может быть предметом ненадежной воспроизводимости других пользователей, из-за предвзятости пользователя. Обучаемая сегментация Weka является плагином программного обеспечения с открытым исходным кодом для ImageJ, который использует передний край биоинформатических инструментов для классификации пикселей с помощью алгоритмов машинного обучения15,,16. Этот метод является "обучаемым", в соответствии с которым он учится на классификации пользователем сегментов пикселей и применяет новую классификацию узнал к другим изображениям. Этот метод опирается на общие инструменты анализа в программе ImageJ, которые используются для "классификации" каждого пикселя в сегменте как принадлежащих к определенному "классу". Как только программа узнает о "классификаторах", они могут быть использованы для идентификации других аналогичных классифицированных сегментов в пределах одного и того же изображения. Затем эта модель сохраняется и применяется к другим наборам изображений в рамках того же эксперимента.
Текущие препятствия для определения ecDNA на месте в секциях почек является эндогенной аутофлюоресценции от фиксации в формалин и трудоемкий анализ изображений. Мы описываем здесь, как утолить эту аутофлюоресценцию, обнаружить ecDNA, и использовать контролируемое машинное обучение для измерения высокой пропускной способности ecDNA. Ранее мы опубликовали измерения NETs и внеклеточного MPO (ecMPO) с использованием макро в ImageJ, теперь мы демонстрируем полу автоматизации этих методов с использованием контролируемого машинного обучения1. Мы демонстрируем адаптивность инструмента машинного обучения, чтобы классифицировать альтернативное пятно для NETs и ecMPO в пределах одного изображения. Эти методы окрашивания, описанные здесь для обнаружения ecDNA, NETs и ecMPO могут быть переведены на другие твердые органы и заболевания, где ecDNA, NETS и ecMPO играет роль в увековечении таких заболеваний, как ревматоидный артрит и волчанка17,18.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>A2153</td>
			<td>5% and 1% solutions are made up in PBS, can be made in bulk and frozen- discard once thawed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chicken anti Goat IgG (H+L) cross absorbed antibody Alexa Fluor 594</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A-21468</td>
			<td>Spin in mini centrifuge for 1 minute prior to use to avoid any free conjugate in your antibody cocktail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chicken anti mouse IgG (H+L) cross absorbed antibody, Alex Fluor 647</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A-121468</td>
			<td>Spin in mini centrifuge for 1 minute prior to use to avoid any free conjugate in your antibody cocktail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chicken anti rabbit IgG (H+L) Cross absorbed antibody Alexa Fluor 488</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>A-21441</td>
			<td>Spin in mini centrifuge for 1 minute prior to use to avoid any free conjugate in your antibody cocktail</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chicken sera</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>C5405</td>
			<td>Made up in 1%BSA/PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips 24 x60 mm</td>
			<td>Azerscientific</td>
			<td>ES0107222</td>
			<td>#1.5 This is not standard thickness- designed for use in confocal microscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA 10mM</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>E6758</td>
			<td>Add TRIS and EDTA together in distilled water and pH to 9, for antigen retrieval, can be made up in a 10x Solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 30%, 70% and 100%</td>
			<td>Chem Supply</td>
			<td>UN1170</td>
			<td>Supplied as 100% undenatured ethanol- dilute to 30% and 70% using distilled water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formaldehyde, 4% (10% Neutral buffered Formalin)</td>
			<td>TRAJAN</td>
			<td>NBF-500</td>
			<td>Kidney is put into a 5ml tube containing 3ml of formalin for 16 hours at RT, formalin should be used in a fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass histology slides- Ultra Super Frost, Menzel Glaze, 25x75 x1.0mm</td>
			<td>TRAJAN</td>
			<td>J3800AM4</td>
			<td>Using positive charged coated slides is essential. We do not recommend using poly-L-lysine for coating slides as tissue dislodges from slides during the antigen retrieval step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti human/mouse MPO antibody</td>
			<td>R&#38;D</td>
			<td>AF3667</td>
			<td>Aliquot and freeze at minus 80 degrees upon arrival</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histosol</td>
			<td>Clini Pure</td>
			<td>CPL HISTOSOL 08</td>
			<td>Used neat, in 200ml staining rack containers, use in a fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrophobic pen</td>
			<td>VECTOR Labs</td>
			<td>H-400</td>
			<td>Use to draw circle around kidney tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti human/mouse Peptidyl arginase 4 (PAD4)</td>
			<td>ABCAM</td>
			<td>ab128086</td>
			<td>Aliquot and freeze at minus 80 degrees upon arrival</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon C1 confocal scanning laser head attached to Nikon Ti-E inverted Microscope</td>
			<td>Coherent Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Aliquot and freeze at minus 80 degrees upon arrival</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>P38135</td>
			<td>0.01M PB/0.09% NaCl Make up 5L at a time</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure Cooker 6L Tefal secure 5 Neo stainless</td>
			<td>Tefal</td>
			<td>GSA-P2530738</td>
			<td>Purchased at local homeware store</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold DAPI</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>P36962</td>
			<td>Apply drops directly to coverslip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti human/mouse Beta Actin antibody</td>
			<td>ABCAM</td>
			<td>ab8227</td>
			<td>Aliquot and freeze at minus 80 degrees upon arrival</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti human/mouse H3Cit antibody</td>
			<td>ABCAM</td>
			<td>ab5103</td>
			<td>Aliquot and freeze at minus 80 degrees upon arrival</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Staining rack 24 slides</td>
			<td>ProScitech</td>
			<td>H4465</td>
			<td>Staining rack chosen has to be able to withstand boiling under pressure and incubation in 60 degree oven</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sudan Black B</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>199664</td>
			<td>0.3% Add 3g to a 1L bottle in 70% Ethanol, filter and protect from the light- stable for 6 months at room temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris 10mM</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>T4661</td>
			<td>Add TRIS and EDTA together in distilled water and pH to 9, for antigen retrieval, can be made up in a 10x solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>Trajan</td>
			<td>XL005/20</td>
			<td>Must be use used in a fume hood</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

supervised machine learning for semi-quantification of extracellular dna in glomerulonephritis

Гломерулярная гибель клеток является патологической особенностью миелопоксидазы анти neutrophil цитоплазматических антител, связанных с васкулитом (MPO-AAV). Внеклеточная дезоксирибонуклеиновая кислота (ecDNA) высвобождается при различных формах смерти клеток, включая апоптоз, некроптоз, внеклеточные ловушки нейтрофила (NETs) и пироптоз. Измерение этой смерти клеток занимает много времени с несколькими различными биомаркеры, необходимые для выявления различных биохимических форм смерти клеток. Измерение экДНА, как правило, проводится в сыворотке крови и моче в качестве суррогата для повреждения почек, а не в фактическом целевом органе, где происходит патологическое повреждение. В настоящее время трудности в расследовании экДНК в почках является отсутствие методов для формалин фиксированной парафин встроенной ткани (FFPE) как экспериментально, так и в архивных биопсий почек человека. Этот протокол содержит резюме шагов, необходимых для пятна для ecDNA в ткани FFPE (как человека, так и мурина), утолить автоматическое утоление и измерить ecDNA в результате изображения с помощью инструмента машинного обучения из общедоступного открытого исходного кода ImageJ плагин обучаемой сегментации Weka. Обучаемая сегментация Weka применяется к ecDNA в гломерули, где программа учится классифицировать ecDNA. Этот классификатор применяется к последующим приобретенным изображениям почек, уменьшая потребность в ручных аннотациях каждого отдельного изображения. Адаптивность обучаемой сегментации Weka продемонстрирована далее в тканях почек от экспериментального мурина анти-МПО гломерулонефрит (GN), для выявления NETs и ecMPO, общие патологические вклады в анти-MPO GN. Этот метод обеспечивает объективный анализ экДНК в тканях почек, что наглядно демонстрирует эффективность, при которой программа сегментации Weka может различать экДНК между здоровой нормальной почечной тканью и больной почечной тканью. Этот протокол можно легко адаптировать для идентификации ecDNA, NETs и ecMPO в других органах.

Эти изображения представляют собой несколько шагов, необходимых для успешного использования обучаемой сегментации Weka, чтобы свести к минимуму трудоемкое ручное измерение ecDNA в флуоресцентно окрашенных ткани FFPE почек от мыши с индуцированной анти-MPO GN. Эти шаги суммир...

Watch this Scientific Journal Video about Supervised Machine Learning for Semi-Quantification of Extracellular DNA in Glomerulonephritis at JoVE.com

Supervised Machine Learning for Semi-Quantification of Extracellular DNA in Glomerulonephritis

Экстраклеточная ДНК (ecDNA), выделяемая во время клеточной смерти, является провоспалительным и способствует воспалению. Измерение экДНА в месте травмы может определить эффективность терапевтического лечения в целевом органе. Этот протокол описывает использование инструмента машинного обучения для автоматизации измерения экДNA в тканях почек.

Контролируемое машинное обучение для полукоми оценке внеклеточной ДНК при гломерулонефрите

Glomerular cell death is a pathological feature of myeloperoxidase anti neutrophil cytoplasmic antibody associated vasculitis (MPO-AAV). Extracellular ...

Гломерулонефрит вызывает патологическую гломерулярную травму со значительной гибелью клеток и внеклеточным высвобождением ДНК. Данный протокол позволяет визуализировать внеклеточную ДНК в месте высвобождения при патологической травме. Преимущество этого метода заключается в том, что он измеряет внеклеточную ДНК от гибели клеток в почках.В отличие от сыворотки или мочи, внеклеточное измерение ДНК является суррогатным маркером патологического повреждения. Значение этого метода заключается в том, что как внеклеточное окрашивание ДНК, так и анализ изображений легко передаются другим аутоиммунным заболеваниям, таким как ревматоидный артрит и волчанка. Этот метод требует базовых знаний гистологии почек.Для точного обнаружения гломерулярной внеклеточной ДНК исследователь должен уметь правильно идентифицировать гломерули. Для внеклеточного окрашивания ДНК, сначала нагревать образцы интереса в слайд стойку в 60 градусов по Цельсию в течение 60 минут, прежде чем погрузить слайды в два 40-минутных изменений растворителя в дым капот. После второго погружения, регидратировать образцы два раза в 100% этанола и один раз в 70% этанола в течение пяти минут за лечение.После последнего лечения, используйте щипцы, чтобы поместить слайды в кипящий раствор поиска антигена в скороварке на высоком в течение 10 минут. После разоблачения эпитопов антигена, перенесите скороварку с огня в раковину и немедленно запустите холодную водопроводную воду над крышкой. Разрешить слайды, чтобы уравножать в течение 20 минут в растворе поиска антигена перед мытьем образцов два раза в 0,01 молар PBS на орбитальном шейкере в течение пяти минут за стирку.После второй стирки используйте гидрофобную ручку, чтобы нарисовать круги вокруг образцов почечной ткани и блокировать любое неспецифическое окрашивание 60 микролитров 10%куриной сыворотки в 5%бычьем альбумине сыворотки в течение 30 минут при комнатной температуре. В конце инкубации тщательно замените блокирующий раствор 60 микролитров первичного антитела, представляющих интерес в камере влажности, на ночь при четырех градусах Цельсия. На следующее утро, мыть слайды на орбитальном шейкере в PBS в течение двух минут за стирку, прежде чем добавить 60 микролитров соответствующего фторфора конъюгированных вторичных антител к каждому слайду для 40-минутной инкубации при комнатной температуре.В конце инкубации, мыть слайды в PBS, как попродемонстрировано, а затем лечение в 0,3%Sudan черный в 70% этанола, чтобы утолить любые потенциальные формалин-индуцированной аутофторесценции. Через 30 минут, мыть горки в водопроводной воде, чтобы удалить любые осадки и погрузить слайды в PBS в течение 10 минут, чтобы предотвратить дальнейшее образование черного осадка Судана. В конце инкубации, смонтировать слайды на конфокальные стеклянные крышки с тремя 60 микролитров капли монтажного раствора дополняется DAPI и печать coverslips с лаком для ногтей.Разрешить слайды для лечения в течение 24 часов при комнатной температуре. Храните их при четырех градусах Цельсия, защищенных от света, до визуализации с помощью конфокального лазерного сканирования микроскопии в соответствии со стандартными протоколами. Обязательно запечатать крышки лаком для ногтей, чтобы предотвратить любое движение во время визуализации и очистить крышки этанола для повышения разрешения изображения.После изображения 20 гломерули на слайд откройте обутуемый плагин сегмента Weka в ImageJ и опустите первое изображение на панель инструментов ImageJ. Нажмите на изображения, цвет и разделенные каналы. Появится изображение, показывающее первичное окрашивание антител.Чтобы создать объединенный файл одного изображения, нажмите цвет и объединить каналы. Всплывающее окно появится с просьбой о выделении цвета каждому каналу. Проверьте создать композитный и сохранить исходные коробки изображений и нажмите OK. Появится объединенное композитное изображение.Используя первичное окрашивание антител в качестве руководства, нарисуйте область интереса вокруг шарового пуча. Для выполнения гауссийского размытия на одном синем изображении DAPI щелкните процесс, фильтры и гауссийское размытие. Установите размытие на один к двум.Изображение станет немного размытым, но ядра будут выглядеть гладкими, фон будет смягчен. Далее нажмите плагины, сегментации и обуговляемой сегментации Weka, а также используйте инструмент свободной руки для отслеживания нетронутых ядер. Когда все ядра интереса были добавлены, добавить класс один ящик, использовать линейный инструмент для разграничения областей фона в классе два окна.Нажмите создать новый класс и использовать линейный инструмент, чтобы наметить DAPI окрашенных внеядерной ДНК. Нажмите классификатор поезда и получить вероятность. Переключить мышь, чтобы получить черно-белое изображение всех компонентов с объектом выбора выделены в белом цвете.Чтобы дублировать это изображение, нажмите на изображение и дублируйте его. Под изображением, настроить и порог. Используйте кнопку мыши, чтобы настроить порог, пока не будет наблюдаться только внеклеточная ДНК.После порога нажмите процесс, двоичный, и сделать двоичный, и скопировать ранее созданные glomerular области интереса. Сдвиг управления прессой E для выбора редактирования, выбора и восстановления для восстановления выделения. Чтобы измерить только внеклеточные частицы ДНК в гломеруле, нажмите проанализировать частицы и OK. Будет сформирован лист результатов, показывающий количество частиц, область, средние пиксели и процент гломерули, содержащих внеклеточную ДНК.Чтобы сохранить классификатор в качестве внеклеточного классификатора ДНК, нажмите сохранить классификатор и сохранить данные. Чтобы повторно придать модель последующим изображениям, повторите начальную обработку изображений, как это было продемонстрировано перед выбором классификатора нагрузки и сохраненного файла классификатора. Меню журнала будет всплывающее и запустить модель.После запуска модели щелкните данные о загрузке и выберите extracellularDNA.arff. Затем нажмите создать результат. Если полученное изображение не смогло подобрать все ядра, фон или внеклеточную ДНК, нажмите переквалификационный классификатор и добавьте больше классификаторов по мере необходимости.Здесь показаны изображения одного канала, показывающие репрезентативное окрашивание ДНК и бета актина. Слияние двух изображений позволяет области, представляющие интерес, быть обращено вокруг шаровой области для измерения внеклеточной ДНК в мыши почки glomeruli использованием обуговительных Weka сегментации, как попродемонстрировано. Эта модель может быть принята для выявления внеклеточной ДНК в образцах биопсии почек от контрольного пациента или сравнения с биопсией почек у пациента с миелопероксидазом ANCA-ассоциированным васкулитом.Кроме того, эта программа может быть переведена на другие пятна в образцах почечной ткани, например, для окрашивания для нейтрофилов внеклеточных ловушек и осаждения внеклеточной миелопероксидазы в ANCA-ассоциированных васкулит. Важно отметить, что никаких существенных различий при анализе одними и теми же данными несколькими пользователями не наблюдается. Наиболее важным этапом анализа является предоставление достаточного количества примеров фоновой, нуклейной и внеклеточной ДНК с гломерули в качестве классификаторов для программы сегментации Weka, чтобы учиться.Этот метод легко переаттомить. Например, дальнейший анализ различных типов клеточной смерти может быть исследован путем окрашивания для конкретных антител против маркеров апоптоза или некроза. Наша техника может быть использована с другими воспалительными процессами, такими как оценка экспрессии TLR при аутоиммунных заболеваниях почек или экстраклеточное выражение миелопероксидазы в биопсии почек человека.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Neutrophil Extracellular Traps: How to Generate and Visualize Them

Нейтрофилов внеклеточной Ловушки: Как создать и визуализировать их

Neutrophil granulocytes are the most abundant group of leukocytes in the peripheral blood. As professional phagocytes, they engulf bacteria and kill them ...

Genotypic Inference of HIV-1 Tropism Using Population-based Sequencing of V3

Генотипическая вывода ВИЧ-1 тропизм Использование Популяционные Секвенирование V3

Background: Prior to receiving a drug from CCR5-antagonist class in HIV therapy, a patient must undergo an HIV tropism test to confirm that his or her ...

Development of Cell-type specific anti-HIV gp120 aptamers for siRNA delivery

Развитие сотового типа конкретных анти-ВИЧ gp120 аптамеры для доставки миРНК

The global epidemic of infection by HIV has created an urgent need for new classes of antiretroviral agents. The potent ability of small interfering ...

Establishment of an In vitro System to Study Intracellular Behavior of Candida glabrata in Human THP-1 Macrophages

Establishment of an In vitro System to Study Intracellular Behavior of Candida glabrata in Human THP-1 Macrophages

Создание<em&gt; В пробирке</em&gt; Система по изучению внутриклеточных Поведение<em&gt; Candida glabrata</em&gt; В человека ТНР-1 макрофагов

A cell culture model system, if a close mimic of host environmental conditions, can serve as an inexpensive, reproducible and easily manipulatable ...

High Throughput Measurement of Extracellular DNA Release and Quantitative NET Formation in Human Neutrophils In Vitro

High Throughput Measurement of Extracellular DNA Release and Quantitative NET Formation in Human Neutrophils In Vitro

Высокая пропускная способность измерения внеклеточной ДНК-релиз и количественный NET Формирование в нейтрофилах человека<em&gt; In Vitro</em

Neutrophil granulocytes are the most abundant leukocytes in the human blood. Neutrophils are the first to arrive at the site of infection. Neutrophils ...

Ratiometric Imaging of Extracellular pH in Dental Biofilms

Логометрический визуализации внеклеточного рН в зубных биопленок

The pH in bacterial biofilms on teeth is of central importance for dental caries, a disease with a high worldwide prevalence. Nutrients and metabolites ...

Methods to Study Lipid Alterations in Neutrophils and the Subsequent Formation of Neutrophil Extracellular Traps

Методы для изучения липидных изменений в нейтрофилах и последующее образование нейтрофильных внеклеточных ловушек

Lipid analysis performed by high performance thin layer chromatography (HPTLC) is a relatively simple, cost-effective method of analyzing a broad range of ...

A Simple Fluorescence Assay for Quantification of Canine Neutrophil Extracellular Trap Release

Простой флуоресценция Анализ на Количественное Собачий Нейтрофильная внеклеточной Trap Release

Neutrophil extracellular traps are networks of DNA, histones and neutrophil proteins released in response to infectious and inflammatory stimuli. Although ...

Isolation of Salmonella typhimurium-containing Phagosomes from Macrophages

Isolation of Salmonella typhimurium-containing Phagosomes from Macrophages

Изоляция Salmonella typhimurium-содержащих Phagosomes от макрофагов

Salmonella typhimurium is a facultative intracellular bacterium that causes gastroenteritis in humans. After invasion of the lamina propria, S. ...

Detection of Low Copy Number Integrated Viral DNA Formed by In Vitro Hepatitis B Infection

Detection of Low Copy Number Integrated Viral DNA Formed by In Vitro Hepatitis B Infection

Обнаружение низких копии число комплексных вирусной ДНК, образованный в Vitro инфекции гепатита B

Hepatitis B Virus (HBV) is a common blood-borne pathogen causing liver cancer and liver cirrhosis resulting from chronic infection. The virus generally ...