Name: computational reconstruction of pancreatic islets as a tool for structural and functional analysis
Uploaded: 2022-03-09T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Computational Reconstruction of Pancreatic Islets as a Tool for Structural and Functional Analysis at JoVE.com

فيليكس مارتينيز يشكر المجلس الوطني للعلوم والتكنولوجيا في المكسيك وقسم الهندسة الكهربائية في الجامعة الحضرية المستقلة (مكسيكو سيتي) على الدعم المقدم لهذا المشروع. نشكر الدكتور دانه تاي هوانغ والدكتور مانامي هارا والدكتور جونغيو جو على عملهم المتميز وكرمهم في مشاركة معماريات الجزر التي جعلت هذا العمل ممكنا مع مجتمع البحوث.

ملاحظة: يظهر مخطط تخطيطي للبروتوكول في الشكل 1. يتم إعطاء وصف خطوة بخطوة على النحو التالي (انظر الملف التكميلي 1 للحصول على تفاصيل حول لوحات التحكم المستخدمة في كل خطوة من خطوات البروتوكول).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63351/63351fig01....

<ol>
	<li>Chen, L., Pan, X., Zhang, Y. H., Huang, T., Cai, Y. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Gene+Expression+Differences+between+Different+Pancreatic+Cells.">Analysis of Gene Expression Differences between Different Pancreatic Cells.</a> ACS Omega. 4 (4), 6421-6435 (2019).</li><li>Longnecker, D. S., Gorelick, F., Thompson, E. D., Histology, H. G., Beger, A. L., Warshaw, R. H., Hruban, M. W., Buchler, M. M., Lerch, J. P., Neoptolemos, T., Shimosegawa, D. C., Whitcomb, C., GroB, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomy,+Histology,+and+Fine+Structure+of+the+Pancreas.">Anatomy, Histology, and Fine Structure of the Pancreas.</a> The Pancreas. , (2018).</li><li>Liao, E. P., Brass, B., Abelev, Z., Poretsky, L., Poretsky, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endocrine+Pancreas.">Endocrine Pancreas.</a> Principles of Diabetes Mellitus. , (2017).</li><li>Noguchi, G. M., Huising, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+the+inputs+that+shape+pancreatic+islet+hormone+release.">Integrating the inputs that shape pancreatic islet hormone release.</a> Nature Metabolism. 1, 1189-1201 (2019).</li><li>P&#233;rez-Armendariz, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Connexin+36,+a+key+element+in+pancreatic+beta+cell+function.">Connexin 36, a key element in pancreatic beta cell function.</a> Neuropharmacology. 75, 557-566 (2013).</li><li>Briant, 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=&#948;-cells+and+&#946;-cells+are+electrically+coupled+and+regulate+&#945;-cell+activity+via+somatostatin.">&#948;-cells and &#946;-cells are electrically coupled and regulate &#945;-cell activity via somatostatin.</a> The Journal of Physiology. 596 (2), 197-215 (2018).</li><li>Arrojoe Drigo, R., 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=New+insights+into+the+architecture+of+the+islet+of+Langerhans:+a+focused+cross-species+assessment.">New insights into the architecture of the islet of Langerhans: a focused cross-species assessment.</a> Diabetologia. 58 (10), 2218-2228 (2015).</li><li>Cabrera, O., 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=The+unique+cytoarchitecture+of+human+pancreatic+islets+has+implications+for+islet+cell+function.">The unique cytoarchitecture of human pancreatic islets has implications for islet cell function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (7), 2334-2339 (2006).</li><li>Folli, 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=Pancreatic+islet+of+Langerhans'+cytoarchitecture+and+ultrastructure+in+normal+glucose+tolerance+and+in+type+2+diabetes+mellitus.">Pancreatic islet of Langerhans' cytoarchitecture and ultrastructure in normal glucose tolerance and in type 2 diabetes mellitus.</a> Diabetes, Obesity &amp; Metabolism. 20, 137-144 (2018).</li><li>Kilimnik, G., 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=Altered+islet+composition+and+disproportionate+loss+of+large+islets+in+patients+with+type+2+diabetes.">Altered islet composition and disproportionate loss of large islets in patients with type 2 diabetes.</a> PloS One. 6 (11), 27445 (2011).</li><li>Hoang, D. T., 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+Conserved+Rule+for+Pancreatic+Islet+Organization.">A Conserved Rule for Pancreatic Islet Organization.</a> PloS One. 9 (10), 110384 (2014).</li><li>Hoang, D. T., Hara, M., Jo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+Principles+of+Pancreatic+Islets:+Glucose-Dependent+Coordination+of+Hormone+Pulses.">Design Principles of Pancreatic Islets: Glucose-Dependent Coordination of Hormone Pulses.</a> PloS One. 11 (4), 0152446 (2016).</li><li>Brissova, 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=Assessment+of+human+pancreatic+islet+architecture+and+composition+by+laser+scanning+confocal+microscopy.">Assessment of human pancreatic islet architecture and composition by laser scanning confocal microscopy.</a> The Journal of Histochemistry and Cytochemistry: Official Journal of the Histochemistry Society. 53 (9), 1087-1097 (2005).</li><li>F&#233;lix-Martinez, G. J., God&#237;nez-Fern&#225;ndez, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+models+of+electrical+activity+of+the+pancreatic+&#946;-cell:+a+physiological+review.">Mathematical models of electrical activity of the pancreatic &#946;-cell: a physiological review.</a> Islets. 6 (3), 949195 (2014).</li><li>F&#233;lix-Mart&#237;nez, G. J., Gonz&#225;lez-V&#233;lez, V., God&#237;nez-Fern&#225;ndez, J. R., Gil, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+models+of+the+human+pancreatic+&#948;-cell:+From+single+channels+to+the+firing+of+action+potentials.">Electrophysiological models of the human pancreatic &#948;-cell: From single channels to the firing of action potentials.</a> International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering. 36 (2), 3296 (2020).</li><li>Watts, M., Sherman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+pancreatic+&#945;-cell:+dual+mechanisms+of+glucose+suppression+of+glucagon+secretion.">Modeling the pancreatic &#945;-cell: dual mechanisms of glucose suppression of glucagon secretion.</a> Biophysical Journal. 106 (3), 741-751 (2014).</li><li>Lei, C. 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=Beta-cell+hubs+maintain+Ca2++oscillations+in+human+and+mouse+islet+simulations.">Beta-cell hubs maintain Ca2+ oscillations in human and mouse islet simulations.</a> Islets. 10 (4), 151-167 (2018).</li><li>Watts, M., Ha, J., Kimchi, O., Sherman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paracrine+regulation+of+glucagon+secretion:+the+&#946;/&#945;/&#948;+model.">Paracrine regulation of glucagon secretion: the &#946;/&#945;/&#948; model.</a> American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism. 310 (8), 597-611 (2016).</li><li>F&#233;lix-Mart&#237;nez, G. J., Mata, A., God&#237;nez-Fern&#225;ndez, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstructing+human+pancreatic+islet+architectures+using+computational+optimization.">Reconstructing human pancreatic islet architectures using computational optimization.</a> Islets. 12 (6), 121-133 (2020).</li><li>Hellman, B., Salehi, A., Gylfe, E., Dansk, H., Grapengiesser, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucose+generates+coincident+insulin+and+somatostatin+pulses+and+antisynchronous+glucagon+pulses+from+human+pancreatic+islets.">Glucose generates coincident insulin and somatostatin pulses and antisynchronous glucagon pulses from human pancreatic islets.</a> Endocrinology. 150 (12), 5334-5340 (2009).</li><li>Hellman, B., Salehi, A., Grapengiesser, E., Gylfe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+mouse+islets+respond+to+glucose+with+an+initial+peak+of+glucagon+release+followed+by+pulses+of+insulin+and+somatostatin+in+antisynchrony+with+glucagon.">Isolated mouse islets respond to glucose with an initial peak of glucagon release followed by pulses of insulin and somatostatin in antisynchrony with glucagon.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 417 (4), 1219-1223 (2012).</li><li>F&#233;lix-Mart&#237;nez, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IsletLab:+an+application+to+reconstruct+and+analyze+islet+architectures.">IsletLab: an application to reconstruct and analyze islet architectures.</a> Islets. 14 (1), 36-39 (2022).</li><li>F&#233;lix-Mart&#237;nez, G. J., God&#237;nez-Fern&#225;ndez, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+analysis+of+reconstructed+architectures+from+mice+and+human+islets.">Comparative analysis of reconstructed architectures from mice and human islets.</a> Islets. 14 (1), 23-35 (2022).</li></ol>

يحدد البروتوكول أعلاه نهجا عمليا لإعادة بناء وتحليل معماريات جزر البنكرياس باستخدام خوارزميات حسابية جديدة. الهدف الرئيسي من هذا العمل هو تمكين مجتمع أبحاث الجزيرة من اشتقاق مقاييس كمية لتوصيف الخصائص المورفولوجية والاتصالية لمعماريات جزر البنكرياس وتقييم الآثار الوظيفية المحتملة له?...

ينقسم البنكرياس إلى مناطق يشار إليها باسم الرأس والرقبة والجسم والذيل ، ولكل منها هياكل ووظائف ومواقع تشريحية مختلفة 1,2. من وجهة نظر وظيفية ، يمكن تقسيم البنكرياس إلى أنظمة الغدد الصماء والإفرازات الخارجية مع الأول المسؤول عن إفراز الهرمونات المشاركة بشكل حاسم في تنظيم توازن الجلوكوز ، في حين أن الأخير يساهم في هضم الطعام عن طريق إفراز الإنزيمات في الاثني عشر1. تشكل جزر البنكرياس أنسجة الغدد الصماء في البنكرياس وهي مسؤولة عن إفراز الجلوكاجون والأنسولين والسوماتوستاتين ، التي تفرز من الخلايا β δ ، على التوالي3. بالإضافة إلى آلياتها التنظيمية الجوهرية ، يتم تنظيم هذه الخلايا عن طريق الاتصال الكهربائي المباشر (بين الخلايا β والخلايا β المحتملة δ) ، وكذلك عن طريق إشارات paracrine و autocrine 4,5,6. تعتمد كلتا الآليتين اعتمادا كبيرا على بنية الجزيرة (أي تكوين وتنظيم الأنواع المختلفة من الخلايا داخل الجزيرة)7,8. الأهم من ذلك ، يتم تغيير بنية الجزيرة في وجود مرض السكري ، على الأرجح إزعاج التواصل داخل الجزيرة نتيجةلذلك 9,10.
تتضمن دراسة جزر البنكرياس مجموعة واسعة من المنهجيات التجريبية. من بين هذه ، سمح استخدام تقنيات التألق لتحديد عدد وموقع ونوع الخلايا المختلفة في الجزيرة بدراسة الخصائص الهيكلية والمورفولوجية لجزر البنكرياس 11،12،13 واكتساب فهم أفضل للآثار الوظيفية في الصحة والمرض. كمكمل ، تم استخدام النماذج الحسابية لخلايا البنكرياس 14،15،16 ، ومؤخرا ، جزر البنكرياس 12،17،18،19 في العقود الأخيرة لتقييم الجوانب التي يصعب أو حتى من المستحيل معالجتها تجريبيا.
في هذا البروتوكول ، نهدف إلى سد الفجوة بين العمل التجريبي والحسابي من خلال تحديد منهجية لإعادة بناء معماريات الجزر ، وتحليل خصائصها المورفولوجية والاتصالية من خلال المقاييس الكمية ، وإجراء عمليات محاكاة أساسية لتقييم الآثار الوظيفية لخصائص الجزر.
يعتمد البروتوكول الموضح أدناه على خوارزميات حسابية مصممة خصيصا لدراسة جزر البنكرياس. باختصار ، في الخطوة الأولى من البروتوكول ، يتم إعادة بناء بنية الجزيرة من البيانات التجريبية باستخدام الخوارزمية التي اقترحها مؤخرا فيليكس مارتينيز وآخرون.19 حيث يتم الحصول على المواقع النووية من خلال تلطيخ 4′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) والأنواع الخلوية التي تم تحديدها من خلال التألق المناعي (كما هو موضح بالتفصيل من قبل Hoang et al.11,12 ) في إجراء التحسين التكراري. هذا يؤدي إلى تحديد الحجم والموضع الأمثل لكل خلية والحصول على جزيرة تتكون من خلايا غير متداخلة. ثانيا ، استنادا إلى البنية المعاد بناؤها ، يتم تحديد جهات الاتصال من خلية إلى خلية لتحديد خصائص الاتصال وإنشاء شبكة الجزر المقابلة التي تسمح للمستخدم بالحصول على مقاييس كمية لمزيد من الوصف لبنية الجزيرة (يمكن الرجوع إلى تفاصيل حول خوارزمية إعادة الإعمار في العمل الأصلي حول الموضوع19). وأخيرا، يتم إجراء المحاكاة الوظيفية الأساسية باستخدام نهج النمذجة الذي اقترحه هوانغ وآخرون.12 والذي يتم فيه التعامل مع كل خلية على أنها مذبذب استنادا إلى الطبيعة النابضة لإفراز الهرمونات التي لوحظت تجريبيا20,21، وبالتالي يتم تمثيل الجزيرة كشبكة من مؤشرات التذبذب المقترنة بعد خصائص الاتصال للجزيرة المعاد بناؤها.
نظرا للتعقيد الحسابي للخوارزميات المستخدمة في هذا البروتوكول ، تم تنفيذ جميع الخطوات المعنية في تطبيق مستقل22 بهدف رئيسي هو الاقتراب من هذه الأدوات الحسابية لجميع القراء المهتمين بغض النظر عن مستوى خبرتهم في استخدام البرامج المتخصصة أو لغات البرمجة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CUDA-capable NVIDIA graphics card</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Required for the functional simulations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IsletLab</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>https://github.com/gjfelix/IsletLab (Follow the instructions to download and install the application.)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

computational reconstruction of pancreatic islets as a tool for structural and functional analysis

الخصائص الهيكلية لجزر البنكرياس هي المفتاح للاستجابة الوظيفية للأنسولين والجلوكاجون والخلايا المفرزة للسوماتوستاتين ، بسبب آثارها في الاتصالات داخل الجزيرة عبر الإشارات الكهربائية والباراكرين والأوتوكرين. في هذا البروتوكول ، يتم أولا إعادة بناء البنية ثلاثية الأبعاد لجزيرة البنكرياس من البيانات التجريبية باستخدام خوارزمية حسابية جديدة. بعد ذلك ، يتم الحصول على الخصائص المورفولوجية والاتصالية للجزيرة المعاد بناؤها ، مثل عدد ونسب الأنواع المختلفة من الخلايا ، والحجم الخلوي ، وجهات الاتصال من خلية إلى خلية. بعد ذلك ، يتم استخدام نظرية الشبكة لوصف خصائص الاتصال للجزيرة من خلال مقاييس مشتقة من الشبكة مثل متوسط الدرجة ومعامل التجميع والكثافة والقطر والكفاءة. وأخيرا ، يتم تقييم كل هذه الخصائص وظيفيا من خلال المحاكاة الحسابية باستخدام نموذج من مؤشرات التذبذب المقترنة. بشكل عام ، نصف هنا سير عمل خطوة بخطوة ، تم تنفيذه في IsletLab ، وهو تطبيق متعدد المنصات تم تطويره خصيصا لدراسة ومحاكاة جزر البنكرياس ، لتطبيق منهجية حسابية جديدة لتوصيف وتحليل جزر البنكرياس كمكمل للعمل التجريبي.

تعتمد إعادة بناء جزر البنكرياس باستخدام المنهجية التي اقترحها فيليكس مارتينيز وآخرون.19 اعتمادا كبيرا على المعلمات المعطاة لخوارزمية التحسين (المحددة في إعدادات إعادة الإعمار). ويظهر مثال على ذلك بصريا في الشكل 3 حيث تظهر الجزر المعاد بناؤها التي تم الحصول عل?...

Watch this Scientific Journal Video about Computational Reconstruction of Pancreatic Islets as a Tool for Structural and Functional Analysis at JoVE.com

Computational Reconstruction of Pancreatic Islets as a Tool for Structural and Functional Analysis

في هذا البروتوكول ، يتم إعادة بناء جزر البنكرياس وتحليلها باستخدام خوارزميات حسابية يتم تنفيذها في تطبيق مخصص متعدد المنصات.

إعادة البناء الحسابي لجزر البنكرياس كأداة للتحليل الهيكلي والوظيفي

Structural properties of pancreatic islets are key for the functional response of insulin, glucagon, and somatostatin-secreting cells, due to their ...

هذا البروتوكول مهم لأنه يصف عبء العمل الحسابي لإعادة بناء معماريات الجزر ، وتحليل خصائصها المورفولوجية والاتصالية ، وتقييم آثارها الوظيفية من خلال المحاكاة الحسابية. الميزة الرئيسية هي أنه يوفر طريقة لتنفيذ خوارزميات الحوسبة عالية الأداء لاستكمال العمل النظري والتجريبي في مجال أبحاث الجزر. يمكن أن تكون هذه المنهجية مفيدة بشكل خاص لمقارنة الخصائص المورفولوجية والاتصالية للجزر الصحية والمتغيرة أو لمقارنة معماريات الجزر من أنواع حيوانية مختلفة.للبدء، تحقق من تثبيت برامج التحويل البرمجي GCC وNVCC. افتح محطة طرفية عن طريق تنفيذ الأوامر واتبع الإرشادات الواردة في النص إذا لم يتم التعرف على أي من هذه الأوامر من قبل النظام. افتح محطة طرفية وانتقل إلى مجلد IsletLab.إنشاء بيئة جديدة عن طريق تنفيذ الأمر في المحطة الطرفية. قم بتنشيط البيئة الجديدة عن طريق تنفيذ الأمر. قم بتشغيل تطبيق IsletLab عن طريق تنفيذ الأمر في المحطة الطرفية.لإعداد بيانات الإدخال، قم بتنظيم بيانات جزيرة الإدخال في ملف مكون من أربعة أعمدة يكون فيه العمود الأول هو نوع الخلية والأعمدة الثاني والثالث والرابع هي إحداثيات X وY وZ لخلايا الإدخال، على التوالي، مما يضمن عدم تضمين ملف الإدخال رؤوس الأعمدة. انقر فوق الزر تحميل جزيرة أولية وحدد الملف الذي يحتوي على بيانات الإدخال لإنشاء جزيرة أولية وتمثيل ثلاثي الأبعاد والإحصاءات المقابلة. لتكوين عملية إعادة التعمير، انقر فوق الزر إعدادات إعادة الإعمار وقم بتعديل معلمات التحسين.انقر فوق الزر موافق ( OK) لحفظ قيم المعلمات. انقر فوق الزر إعادة إنشاء جزيرة لفتح نافذة سجل إعادة الإعمار. انقر فوق الزر تشغيل لبدء عملية إعادة الإعمار.تقييم نتائج عملية إعادة الإعمار من خلال تحليل إحصاءات التحسين الموضحة في علامة التبويب Final Islet في لوحة الإحصاءات من خلال التركيز على زيادة النسبة المئوية للخلايا التجريبية المدرجة في الجزر المعاد بناؤها إلى أقصى حد أو ، بشكل مكافئ ، على تقليل عدد التداخلات. إذا كانت النسبة المئوية للإحصاءات التجريبية تعتبر منخفضة وفقا لأهداف المستخدم، فانقر فوق القائمة ملف وحدد إعادة التشغيل. انقر فوق الزر تحميل جزيرة أولية وحدد الملف الذي يحتوي على بيانات الإدخال لإنشاء جزيرة أولية.ثم قم بزيادة درجة الحرارة الأولية وعامل التكرار وعامل القبول في إعدادات إعادة الإعمار ، وكرر عملية إعادة بناء الجزيرة الموضحة سابقا حتى يتم الحصول على نتائج مرضية. انقر فوق إعدادات إعادة الإنشاء وحدد تفاوت جهات الاتصال لتحديد تفاوت الاتصال من خلية إلى خلية. انقر فوق موافق لحفظ قيم المعلمات.انقر فوق الزر جهات اتصال من خلية إلى خلية لتحديد الخلايا الموجودة على اتصال وثيق. انقر فوق الزر إنشاء شبكة لإنشاء شبكة الجزيرة ولحساب مصفوفة الشبكة المقترنة. قم بالتبديل إلى علامة التبويب محاكاة في لوحة التكوين الخاصة بالواجهة.حدد الوضع المطلوب للتردد الجوهري ، ثابت أو عشوائي. انقر فوق الزر تكوين تردد جوهري لتحديد تردد المذبذب بالهرتز. حدد الوضع المطلوب للمرحلة الأولية، ثابت أو عشوائي.انقر فوق الزر تكوين التفاعلات لتحديد معلمات التفاعل من خلية إلى خلية في نافذة قوة التفاعل. قم بتكوين المحاكاة عن طريق تحديد إجمالي وقت المحاكاة وخطوة الوقت وعامل التوفير. حدد عدد الكتل ومؤشرات الترابط وقدرة النظام الأساسي للحوسبة المتاحة لإجراء المحاكاة.انقر فوق الزر تشغيل محاكاة لفتح نافذة سجل المحاكاة. انقر فوق الزر تشغيل لبدء المحاكاة ومراقبة العملية حتى يتم عرض وسيلة الإيضاح يرجى إغلاق النافذة للمتابعة. ثم أغلق نافذة سجل المحاكاة لمراقبة نتائج المحاكاة.انقر فوق ملف وحدد تصدير المشروع في شريط القوائم. حدد الدليل الذي سيتم حفظ ملف المشروع فيه وانقر فوق الزر موافق ( OK) . تم الحصول على إعادة بناء الجزر باستخدام مجموعات دون المستوى الأمثل من المعلمات في إعدادات إعادة الإعمار ، بما في ذلك 86.6 ٪ من الخلايا الأولية.أدت زيادة درجة الحرارة الأولية والتكرار وعوامل القبول إلى ارتفاع نسبة الخلايا الأولية إلى 93.37 و 99.15٪ في الجزر المعاد بناؤها. تم الحصول على مخططات التقارب لعملية إعادة الإعمار ، مما يدل على تطور الخلايا المتداخلة كدالة لدرجة الحرارة. يعتمد تحديد جهات الاتصال من خلية إلى خلية من معماريات الجزر المعاد بناؤها على قيمة معلمة تحمل الاتصال.ولم يتم تحديد سوى 290 مخالطا من خلية إلى خلية بقيمة ميكرومتر واحد، في حين ارتفع إجمالي السياق المحدد إلى 636 و731 على التوالي بالنسبة لميكرومترين. تم الحصول على مخطط الشبكة الذي يوفر تمثيلا مرئيا لجهات الاتصال من خلية إلى خلية متصلة معا. أظهرت نتائج المحاكاة أن خلايا ألفا وبيتا تتأرجح تماما خارج الطور ، بينما تتأرجح خلايا دلتا خارج المرحلة مع خلايا ألفا وبيتا.سيطرت على السلوك المتذبذب للجزيرة تذبذبات خلايا ألفا مع مساهمة طفيفة من مجموعة الخلايا الأخرى. تم الحصول على مخطط مؤشر تزامن الجزر الذي يوفر مقياس تماسك الطور للتذبذبات بين الخلايا الجزرية وتباين التزامن بين الخلايا الجزرية بمرور الوقت. تعتمد جميع المقاييس المشتقة والمحاكاة الوظيفية على عملية إعادة الإعمار ، لذلك من المهم تحقيق أعلى نسبة مئوية من الخلايا الأولية في الجزر المعاد بناؤها.يمكن استخدام الجزر المعاد بناؤها التي تم الحصول عليها من هذا الإجراء لتطوير نماذج حسابية أكثر واقعية لجزر البنكرياس من خلال تضمين وصف فيزيائي حيوي مفصل للخلايا الجزيرية.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

A فخ هيدرودينامي ميكروفلويديك المستندة للجسيمات واحدة

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science.  Methods for ...

Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations

المريض محددة النمذجة من القلب: تقدير توجهات الألياف البطيني

Patient-specific  simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered  by the absence of in vivo imaging technology for ...

Correlative Microscopy for 3D Structural Analysis of Dynamic Interactions

الميكروسكوب المتلازم لتحليل الهيكلية 3D من التفاعلات الدينامية

Cryo-electron tomography (cryoET) allows 3D visualization of cellular structures at molecular resolution in a close-to-physiological state1. However, ...

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

مضان تبريد لالقريبة من الأشعة تحت الحمراء Fluorophore-مغلفة Liposomal كأداة لل<em&gt; في فيفو</em&gt; التصوير الضوئي

Optical imaging offers a wide range of diagnostic modalities and has attracted a lot of interest as a tool for biomedical imaging. Despite the enormous ...

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

وتوليف الهلاميات المائية functionalized RGD-كأداة للتطبيقات العلاجية

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

إنتاج الجسيمات النانوية المعدنية عن طريق نابض بالليزر في الاجتثاث في السوائل: أداة لدراسة خصائص مضادة للجراثيم من الجسيمات النانوية

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

النانومترية الحمض النووي كأداة مرنة لدراسة البوليمرات سيميفليكسيبلي

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

The Organoid Reconstitution Assay (ORA) for the Functional Analysis of Intestinal Stem and Niche Cells

The Organoid Reconstitution Assay ORA for the Functional Analysis of Intestinal Stem and Niche Cells

تحليل إعادة تشكيل أورجانويد (ORA) للتحليل الوظيفي الجذعية المعوية وخلايا متخصصة

The intestinal epithelium is characterized by an extremely rapid turnover rate. In mammals, the entire epithelial lining is renewed within 4 - 5 days. ...

Surface Engineering of Pancreatic Islets with a Heparinized StarPEG Nanocoating

هندسة السطح من جزيرات البنكرياس مع نانوكواتينج ستاربيج هيبارينيزيد

Cell surface engineering can protect implanted cells from host immune attack. It can also reshape cellular landscape to improve graft function and ...

Tissue-Engineered Graft for Circumferential Esophageal Reconstruction in Rats

الترقيع المهندس بالأنسجة لإعادة بناء المريء المحيطي في الفئران

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant ...