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Articles by Xiaoyin Xu in JoVE
JoVE General
小动物的肌肉植入动态跟踪在体内荧光成像
1Department of Anesthesia, Brigham and Woman's Hospital, 2Department of Radiology, Brigham and Woman's Hospital
我们描述了一个
Other articles by Xiaoyin Xu on PubMed
[热耐受性、 体温昼夜变化和幼体鳖、 中华鳖运动表现的热依赖性]。
在干、 湿条件下，研究了热耐受性、 体温和运动表现的幼体鳖 (甲鱼) 对温度的影响和幼龟所选的体温分别是 28.0 和 30.3 度 C。在潮湿条件下，最高和最低的关键热分别平均 40.9 和 7.8 摄氏度。在没有热梯度环境中，体温昼夜变化是高度一致的空气和水的温度的变化和人体温度更直接受到水的温度比空气温度，隐含的幼体 T.中华的生理体温调节是很弱的。在热梯度环境中，人工孵化的海龟可以保持相对较高且不断身体温度，主要是通过行为体温调节。运动性能的人工孵化的海龟是高度依赖自己的体温。在一定范围内的运动性能增加增加身体的温度。我们的研究，在运动性能的身体最佳温度是 31.5 摄氏度下，运行，每分钟的距离的最大连续的运行距离和次数每分钟的平均 1.87 米、 4.92 m.min-1 和 6.2 times.min-1，分别。记者在 33.0 摄氏度平均值 1.30 米，4.28 m.min-1 和 7.7 times.min-1，分别，其中指出运动性能的人工孵化的海龟是受损在 33.0 摄氏度。因此，极高的身体温度可能有不利影响的人工孵化的海龟的运动表现。
要删除高度损坏图像中脉冲噪声的自适应两级排序筛选器。
在本文中，我们提出要删除高度损坏图像中脉冲噪声自适应两级排序筛选器。高信噪比时，排名顺序筛选器，如中位数滤镜，例如可以产生不令人满意的结果。可以通过应用筛选两次，我们称之为两通过筛选获得更好的结果。为了进一步提高性能，我们开发自适应两级排序筛选器。之间的过滤刀路，自适应过程用于在空间分布的估计的脉冲噪声检测方面的违规行为。自适应的过程然后有选择地替换由使用其原始观测到的像素值进行筛选的第一次传递更改一些像素。这些像素为单位） 期间第二次筛选然后保持不变。在组合中，自适应过程和第二个筛选器消除更多的脉冲噪声和恢复一些误将改变所的第一次筛选的像素。作为最后的结果，再现的图像保持更高的保真度，较小的噪音量。自适应两通过处理的想法可以应用于多排名顺序的筛选器，例如中心加权中值滤波 (CWMF)、 自适应 CWMF、 低中高筛选和软决定排名顺序均值筛选器中。从计算机模拟的结果用于说明这种类型的适应使用一些基本的排名顺序筛选器的性能。
排斥力基于蛇模型来分割和跟踪 3D 显微镜图像堆栈中的神经细胞轴突。
神经轴突和树突的分支模式是基本结构属性，影响的神经轴突的突触连接性。今天可以获得三维图像的遗传物质标记进程研究轴突分支，虽没有鲁棒跟踪单个神经轴突的方法。本白皮书介绍了基于排斥力蛇模型来分割和跟踪 3D 图像中弥漫的配置文件。这种新方法段 2D 图像中弥漫的所有配置文件，然后使用取得的成果从该图像作为先验的信息，以帮助部分相邻的 2D 图像。这种方式，分割成功连接轴索配置文件数百名 3D 图像堆栈中的图像。然后可以基于分割结果提取单个轴突。实用程序和方法的性能演示了使用 3D 轴索图像从表达荧光蛋白的转基因小鼠获得。
化学选择性成像的脑结构与车镜。
我们演示相干 anti-Stokes 拉曼散射 (车) 显微镜图像脑结构及病理扩增的使用。虽然非侵袭性临床脑成像与 CT、 MRI 和 PET 改变了对神经系统疾病的诊断，明确术前区分的肿瘤和良性病症仍难以实现。确诊仍需要在很多情况下的脑组织活检。车镜，非线性、 振动敏感的技术，有无外源贴标代理高灵敏度化学选择性三维成像的能力。磁共振成像，像车可进行调整，以提供各种各样的可能组织形成了鲜明对比，但与亚细胞空间分辨率和近实时时间分辨率。这些属性使车子快、 微创、 非破坏性、 分子具体术中光学诊断脑病变的理想技术。这承诺重大临床效益对神经外科病人所提供的瘤样病变组织活检或切除前确诊。汽车影像可以增加穿刺活检中传统的冷冻的切片病理组织学诊断准确性和动态定义肿瘤切除脑手术中的边距。此报表说明了体内汽车振动组织学的可行性，作为一种临床神经病理学诊断工具，通过展示车显微镜在确定正常脑结构和原发性胶质瘤新鲜的非固定和家人清清白白 ex 活体脑组织中的使用。
使用非线性扩散和均值漂移可以检测并连接 3D 光学显微镜图像中的神经轴突的横截面。
了解功能的神经元网络，例如，在发展的神经病学的研究人员积极调查了神经细胞轴突的形态。今天的光学显微镜和贴标技术使我们能够获得有关神经轴突的三维 (3D) 的高分辨率图像，但是，它仍然是具有挑战性的细分和重建 3D 形态的神经轴突。其中包括区分相邻的神经轴突和检测的轴突分支。在本文中我们提出一个方法确定截面的 2D 图像上的神经轴突和通过一系列的 2D 图像重建的 3D 形态连接剖面跟踪 3D 轴突。该方法可以分隔相邻的神经轴突和检测的拆分和合并神经轴突。该方法包括三个步骤，修改后的非线性扩散删除噪音并提高中 2D、 形态学操作的神经轴突横截面的边缘检测在 2D、 边，意味着 shift 来跟踪的轴突 3D 剖面。处理共焦激光扫描显微镜所获得的实际数据，足以证明该方法的性能。
影响体内生物发光成像的因素的定量研究。
活体生物发光成像法 （BLI） 具有高灵敏度和低背景的优势。通过从样品发出的光子数票，BLI 可以量化生物事件肿瘤生长、 基因表达和药物反应等。强度及动力学研究 BL 信号受很多因素和可能混淆从连续成像会话或不同标本中获得的定量结果。我们用三种不同的鼠标模型的肿瘤来检查是否麻醉剂，定位和肿瘤的增长可能会影响 BL 信号的一致性。结果表明 BLI 信号可能会受到不同麻醉剂和重复定位。使用相同的麻醉剂能产生一致的高峰时间，虽然其他因素都保持不变。但是，随着肿瘤增长高峰转移和 BL 信号的时间进程有不同的形状，根据定位的老鼠。数据表明一个精心设计的 BLI 实验需要，以生成最优和一致的结果。
鲁棒的 3D 重建和树突棘从光学显微镜成像识别。
在神经生物学，神经元树突棘鉴定跟三维重建研究神经元的形态、 机能和生物物理特性至关重要。现有的大多数方法患有可靠性低、 精度差的问题，需要多用户交互。在本文中，我们提出的方法重建表面的表示形式表示的神经元的树突。枝晶的骨架提取的一个基于的是鲁棒的内侧测地线功能和拓扑维护的过程，它用来准确地确定刺。方法显示要强健和灵敏度的各种参数的算法详细探讨。
选择性抑制 JNK 与肽抑制剂减轻疼痛过敏和皮肤癌症疼痛模型小鼠的肿瘤生长。
癌症疼痛大大影响癌症患者的质量，这种疼痛的治疗现状很有限。一直在 C C-jun 氨基末端激酶 (JNK) 参与肿瘤生长和神经病理性疼痛宣传。我们调查了 JNK 在皮肤癌症疼痛模型中癌症疼痛和肿瘤生长的作用。注射荧光素酶转染 B16 Fluc 黑色素瘤细胞炎性的小鼠鲁棒肿瘤的生长，如增加爪子卷和荧光强度。在此模型中的疼痛过敏迅速发展 (< 5 天) 达到顶峰，在 2 周内，和机械的痛和热痛觉过敏的特点是。肿瘤生长是与肿瘤大规模、 背根神经节 (DRG) 及脊髓和周围神经病变，如神经纤维的炎性皮肤损失和背根节神经元的 ATF-3 表达的诱导 JNK 激活相关联。重复系统性注射 D-JNKI-1 （6 毫克/千克、 腹腔），一种选择性和细胞渗透性肽抑制剂 JNK，产生痛觉超敏和热累积抑制。D-JNKI-1 丸脊髓注射也抑制痛觉。此外，JNK 抑制抑制体内的肿瘤生长和黑色素瘤细胞增殖作用。相比之下，反复的注射吗啡 （5 毫克/千克），常用的晚期癌症镇痛的镇痛耐受性产生后 1 天，没有不抑制肿瘤生长。我们的数据显示标记的周围神经病变此皮肤癌症模型和 JNK 通路在癌症疼痛发展和肿瘤生长的重要角色。JNK 抑制剂如 D-JNKI-1 可用于治疗癌症疼痛。
生物发光成像显示由阿尔茨海默病中的淀粉样蛋白抑制肿瘤细胞增殖。
癌症和阿尔茨海默病 (AD) 是两种看似截然不同的疾病，患者很少同时发生。如何鉴别致病性路线对 AD 的分子决定因素或癌症，我们调查的淀粉样蛋白 (Abeta) 对多种肿瘤细胞均稳定表达荧光素酶 (人类胶质母细胞瘤 U87 ； 人类乳腺腺癌丙二醛-MB231 ； 和鼠标黑色素瘤 B16F) 作用。
设计、 合成、 和 Difluoroboron 衍生化姜黄素的测试，作为近红外探测器 － β － 淀粉样蛋白沉积体内检测。
－ β － 淀粉样蛋白 (Abeta) 存款已作为阿尔茨海默病 (AD) 过程中的关键角色。最近的证据表明存款可能之前和诱导神经元萎缩。因此，使监测病理临床症状之前的方法将有利于早期 AD 检测。在这里，我们报告的设计、 合成、 和 CRANAD 2 姜黄素衍生化的近红外 (NIR) 探测器的测试。CRANAD-2 后 Abeta 聚合与交互，经历一系列的变化，其中包括 70-fold 的荧光强度增加 90 nm 蓝移 (从 715 至 805 nm），和量子产量大幅增加。此外，该探测器还显示 Abeta 骨料高亲和力 (K(d) = 380 nM），一个合理的日志 P 值 (日志 P = 3)，血清和与白蛋白的弱相互作用中相当稳定。此探测器静脉注射后, 月 19 岁 Tg2576 小鼠时间同期展出大大高于相对信号比对照组小鼠的。总之，CRANAD-2 满足近红外光谱造影剂的体外和体内 Abeta 斑块的检测的所有要求。我们的数据指向监测疾病的进展与 CRANAD-2 近红外成像技术的可行性。此外，我们相信我们的探潜在可作为一种工具的药物筛选。
体内荧光成像的移植绿色荧光蛋白标记成肌细胞的肌肉细胞再生。
体内荧光成像 (仿真) 使监测荧光蛋白 (FP)-通过标记细胞和蛋白在生物体中的。在这里，我们审查了是否采用这一方式可能达到足够的敏感性，以允许再生过程的增强型绿色荧光蛋白 (eGFP) 评价-标记为肌肉前体 （成肌细胞）。使用基本的仿真站，我们得以生成的 40,000 标记细胞注入小鼠胫骨前 (TA) 肌明显荧光信号检测。我们注意到信号在跟开始的第二天和第七天，达到一个峰值大约 45%的原始信号恢复细胞注射后 48 小时至大约 25%下滑暗示存活的人口经历了有限的增殖分化之前运行。为了评估是否移植成肌细胞能形成卫星细胞，我们受伤移植的肌肉反复与心脏毒素。我们观察到的荧光信号后消失的信号，每个心脏毒素注射后的恢复。组织学结果显示捐助者细胞处于下方基膜和表示 Pax7，确认再生观察成像是的确捐助派生卫星细胞介导。我们的研究结果显示仿真是功能强大的工具，可以扩展我们揭开干细胞介导再生等复杂生物过程的能力。
三阴性乳腺癌治疗的雷帕霉素和环磷酰胺的组合： 在体内的生物发光成像法研究。
雷帕霉素，哺乳动物的雷帕霉素 (mTOR) 抑制剂，目标已证明可以抑制雌激素阳性乳腺癌的生长。但是，雷帕霉素治疗体外抗三负 (TN) 乳腺癌。我们设置在 TN 乳腺癌模型测试 DNA 损伤剂、 环磷酰胺，雷帕霉素治疗相结合。通过绑定到并破坏细胞 DNA，环磷酰胺杀死细胞通过干扰其正常功能。我们评估的裸鼠肿瘤异种移植 TN MDA-MB-231 细胞对雷帕霉素和环磷酰胺在原位乳腺癌和肺癌转移模型组合的反应。我们跟踪肿瘤生长和转移的发光成像检查 Ki67、 CD34 和 HIF 1alpha 肿瘤组织中的表达免疫组织化学和细胞凋亡指数 TUNEL 法检测，认定和丙二醛-MB-231 单元格是对雷帕霉素治疗乳腺原位，但不是在肺转移敏感。雷帕霉素联合环磷酰胺时被发现有较为显著的效果，减少肿瘤体积和转移与多提高的成活率。我们的数据也显示 TN 肿瘤向雷帕霉素的敏感性是与肿瘤细胞的微环境相关联。数据表明 HIF 1alpha 可能在相对缺氧的环境中发挥作用，调解的雷帕霉素的抗癌效果和环磷酰胺可防止反馈活化 Akt 的雷帕霉素的。总的来说我们的研究结果显示雷帕霉素加环磷酰胺可以实现更的有效地抑制肿瘤生长和转移，暗示疗法可以有前途的治疗选择，TN 癌症。
图像的斑马鱼的表型分析治疗阿尔茨海默氏症伽玛 Secretase 抑制剂。
几个伽玛 secretase 抑制剂 (GSI) 是治疗阿尔茨海默病 (AD) 的临床试验中。这种酶介导蛋白水解淀粉样前体蛋白 (APP) 来生成 β 淀粉样蛋白、 Abeta，在 AD 中的致病蛋白裂解。Γ-secretase 也裂凹槽来生成槽口胞内域 (NICD) 被卷入了肿瘤发生的信号分子。
凹槽的体内表现相关治疗阿尔茨海默病的淀粉样蛋白减少伽玛 Secretase 抑制剂斑马鱼的表型。
Γ-secretase 负责最后乳沟淀粉样前体蛋白生成淀粉样蛋白，阿尔茨海默病患者脑内斑块的主要组成部分。治疗抑制 β 淀粉样蛋白生成，探讨了 γ-Secretase 抑制剂 (GSI) 但由于其堵塞的伽玛 secretase 劈裂数十名包括槽口的衬底的记载了机械的毒性。在临床前的发展和临床试验中的几种化合物的关注重点，这将成为大多数抑制剂的主要障碍。为了预测潜在的副作用有关的 Notch 信号，我们审查了 GSIs 脊椎动物动物斑马鱼的全球影响。我们使用两个烈性 GSIs （GSI A 和 GSI 18） 与 sub microM 有效浓度 50%β 淀粉样蛋白抑制 (EC(50))。斑马鱼胚胎治疗 GSI A、 18 或好特色的 GSI N-[N-(3,5-difluorophenacetyl-L-alanyl)]-S-phenylglycine 叔丁酯 (DAPT) 和透明动物了长达 7 天。GSI A 斑马鱼，相比 GSI 18 治疗的胚胎，显示曲线的尾巴，色素沉着，损失和鱼鳔和心率减少了不少异常的表型。要了解分子水平的机械效应，我们审查了 Notch 信号在这些 GSI 治疗斑马鱼。凹槽型录得治疗 50 和 10 microM GSI 18，但不是与 10 microM GSI A.胚胎按照，槽口目标基因 her6 对探针原位杂交显示较弱胚胎治疗 10 microM GSI 18 比那些治疗 10 microM GSI A.染色最后，在整个动物的表型配置文件提供了缺口的重要信息相关途径和提供安全的化合物治疗 GSIs 的早期发展阶段的预测。
一种高吞吐量分析方法来检测感兴趣区域的和量化斑马鱼胚胎图像。
斑马鱼广泛了解神经发育和各种神经退行性疾病的模型。斑马鱼胚胎透明，开发周期短，并且能继续存活在过滤塔中天，使它们适合高吞吐量显微成像。高吞吐量的实验中，由于大量的图像可以生成在单一实验中，研究人员要对其进行分析，有效地和数量上构成挑战。在这项工作，我们发展重点是检测和定量颜料在斑马鱼胚胎中的图像处理。算法自动检测区域的利息 (率 ROI) 封闭颜料周围地区，然后细分量化的颜料。在此过程中，该算法标识的头部和躯干起初，然后查找对应的背部和腹部解剖的斑马鱼胚胎的先验信息利用的边界。方法是鲁棒的条款它可以检测并量化颜料，即使在胚胎具有不同的方向和曲率。我们用真实的数据来证明要从斑马鱼胚胎图像中提取表型信息的方法的性能，并比较其与核查的手动分析的结果。
C 总站的梭菌产气荚膜肠毒素病毒 CLDN4 和卵巢癌细胞对紫杉醇及卡铂的增敏作用。
我们以前已经表明，CLDN4 （编码克劳丁 4），细胞紧密连接 (TJ) 蛋白，高表达在人类上皮性卵巢癌 (EOC) 但在正常卵巢中无法检测到。CLDN4 已被确定为 C 总站梭菌产气荚膜肠毒素 (C-CPE)，一个无毒的分子，可能会中断 TJ 屏障功能，提高细胞吸收的特异性受体。这项研究的目的是确定 C CPE 和对平等机会委员会 CLDN4 表达及其影响的潜在临床应用。
自动分析的斑马鱼在药物发现中的表型变化的图像。
斑马鱼已成为最受欢迎和最有用的机型在细胞生物学、 发展和药物的发现之一。由于斑马鱼胚胎是透明的并且可以无固定的显微镜下观察，它越来越多地用于高通量筛选。小斑马鱼胚胎的大小允许用户形象他们反过来，在各种条件下 96 或 384 井板中生成大量的只有自动的分析是可行的处理与分析的图像。我们专注于开发图像处理算法来自动量化对由各种化合物中已有的斑马鱼胚胎的基因表达。这种类型的应用程序所面临的挑战包括对齐不同取向的胚胎和自动创建 （回报） 括的头部和躯干的胚胎的特定领域感兴趣的区域。图像处理管道包括对齐方式、 分割、 创造和量化的回报。我们测试使用的斑马鱼胚胎从筛选化合物可能影响 γ-secretase 阿尔茨海默病实验获得高吞吐量图像的算法，结果显示自动的分析可以实现令人满意的性能，在较短的时间内与高水平的客观性。
紫杉扩张中纳米颗粒的恶性间皮瘤的多式联运的处理模型。
恶性间皮瘤的即使多式联运疗法积极治疗预后不良。可以使用传统的小鼠肿瘤模型，评估药物疗效和毒性的恶性间皮瘤，而不是评估一种多式联运的方法，包括手术切除的肿瘤的疗效。我们因此发展多式联运在其中我们计算紫杉扩张纳米 (大同-国家警察部队） 提供腔内化疗在恶性间皮瘤的治疗小鼠模型。
胶质母细胞瘤源性表皮生长因子受体羧基末端缺失突变体正在改变和敏感的 EGFR 定向疗法。
表皮生长因子受体 (EGFR) 基因的基因组变化在多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 发病机制中发挥关键作用。由大紫荆勋贤基因组数据的系统分析，我们已经确定并描述除了识别以前报告的缺失突变的这一地区的其他示例在 EGFR 羧基总站域 (CTD) 内发生新的外显子 27 缺失突变。我们表明大紫荆勋贤派生 EGFR CTD 突变能够诱导细胞转化体外和体内缺乏自配体和受体的磷酸化。针对表皮生长因子的单克隆抗体、 西妥昔单抗或厄洛替尼，小分子 EGFR 抑制剂治疗有效受损瘤表皮生长因子 CTD 突变致瘤的性。西妥昔单抗尤其是长时间与瘤表皮生长因子 CTD 突变，与未经治疗的对照组小鼠相比 intracranially 移植瘤小鼠的生存。因此，我们建议厄洛替尼和特别是，西妥昔单抗治疗可能窝藏 CTD EGFR 突变的 GBM 患者有前途的治疗策略。
