تتبع وقياس العمليات التنموية في

يتمثل الهدف العام من استخدام برمجيات تحليل الصور وبيولوجيا النمو في الحصول على بيانات كمية للنماذج الميكانيكية للعمليات البيولوجية. ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في بيولوجيا النمو، مثل كيف يمكن تحليل الأنماط الظاهرية الطافرة كمياً؟ وتكمن الميزة الرئيسية لهذه المنهجية في أنها تمنح الباحثين القدرة على تحديد التغيرات في العمليات البيولوجية والظواهر النمائية بطريقة غير متحيزة.

على الرغم من إمكانية استخدام هذه الطريقة لتوفير نظرة ثاقبة حول تطور وتخلق sea elegance، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضاً على كائنات نموذجية أخرى مثل josepha. ستقوم CINA Leman، طالبة الدكتوراه في مختبري، بشرح كيفية إعادة بناء شكل الخلية باستخدام IOD. بعد تثبيت برنامج IM MOD، افتح eunuch shell واكتب Im mod في نافذة IM mod. اختر الملف الذي يحتوي على البيانات الخام المناسبة لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد، واستخدم نافذة المعلومات لتحديد الجزء السفلي والعلوي من الأجسام في نافذة zap.

في نافذة المعلومات، قم بتتبع الخطوط الخارجية للخلايا مرة أخرى، مع إنشاء الكنتور الأول عند المستوى العلوي لكل خلية، مع الحرص على إنشاء كائن جديد لكل خلية. ثم قم بالتمرير لأسفل في المحور Z وأنشئ كنتوراً جديداً لكل مستوى Z، ومن ثم أنشئ كائناً جديداً لكل خلية. بعد تحديد عدد الخلايا المناسب للنموذج، افتح نافذة عرض النموذج لفحص الكائنات والكنتورية الخاصة بها.

بعد ذلك، من شريط أدوات عرض النموذج، اختر تحرير ثم الكائنات. ستفتح نافذة التحرير المعنية لنمذجة جميع الخلايا ككائنات ممتلئة ومغلقة. اختر mesh كنوع بيانات الرسم و fill كنمط الرسم.

انقر فوق meshing وحدد خيار cap. ثم حدد جميع الكائنات اللازمة وانقر فوق mesh. سيقوم البرنامج بإنشاء كائنات صلبة من مجموعات الخطوط الكنتورية.

قم بتغيير مقياس Z في نافذة العرض لضبط عامل أخذ عينات Z حسب الضرورة. ثم من قائمة التحرير (edit)، اختر العرض (view) لتدوير الكائنات ثلاثية الأبعاد، مع حفظ لقطات أو مقاطع فيديو للخلايا حسبما يتناسب لتتبع الكائنات من تسجيلات الفلورية بنظام التصوير المتقطع (time-lapse). باستخدام برنامج NDR أولاً، قم بتحويل البيانات الخام إلى ملف بصيغة TIFF.

بعد ذلك، افتح الملف. في برنامج end drop، حدد أيقونة عارض 2D وانقر على أيقونة ملاءمة النطاق (fit range) لضبط المخطط التكراري ضمن قائمة البيانات.

حدد الملف، والاسم، والصورة، والمجموعة، والقناة، واضبط دقة X وY وZ وأدخل قيم X وY وZ. ولتحديد النوى، انتقل إلى المستوى المطلوب وحدد عارض 2D مرة أخرى. ثم اختر السلالة (lineage) من القائمة المنسدلة واختر سلالة جديدة.

انقر واسحب فوق النواة المستهدفة لتحديدها. بعد ذلك، انقر بزر الماوس الأيمن على النواة واختر "إعادة تسمية الجسيم" (rename particle). من القائمة المنسدلة، أدخل اسماً للجسيم، ثم اسحب أيقونة السهم لتغيير قطر الدائرة.

بعد ذلك، انقر على الأيقونة الموجودة على اليمين لتحديد المستوى المركزي للنواة. ثم للمتابعة عبر الزمن والمستوى، اختر خياري الإطار وZ في شريط الأدوات السفلي، وقم بتعديل موضع أو حجم الدائرة التي تحدد النواة وفقاً لذلك حتى تنقسم الخلية التي يتم تتبعها. عند ملاحظة انقسام الخلية، حدد النوى الوليدة وانقر على أيقونة النوافذ للانتقال إلى السلالة الخلوية.

يقوم المشاهد بتحديد جميع النوى الثلاث في وقت واحد واختيار "associate parent" ضمن خيار السلالة (lineage). بعد تتبع جميع الخلايا، يتم النقر على اسم الملف والتبديل إلى القناة المطلوبة. يتم تحديد بقايا انقسام الخلية لتحليل التدفق القشري كمياً باستخدام برمجيات تناظر سرعة صورة الجسيمات (particle image velocity symmetry software).

قم بتحميل ملفات الصور الجديدة في pif lab واختيار نمط التسلسل. 1، 2، 2، 3. بعد ذلك، انتقل إلى الدليل الذي يحتوي على تسلسل الصور المطلوبة.

حدد الصور وانقر على "إضافة" لاستيراد الصور. ثم من إعدادات التحليل، اختر الاستبعادات. حدد قناع ROI واستخدم الزر.

ارسم الأقنعة للإطار الحالي لتعطيل الأجزاء غير المرغوب فيها من الصور ضمن إعدادات التحليل. مرة أخرى، حدد إعدادات PIF واختر تشوه نافذة تحويل فوريه السريع كخوارزمية PIF المطلوبة. بالنسبة للمرحلة الأولى، أدخل قيمة منطقة الاستجواب 64 pixels مع خطوة 32 للمرحلة الثانية.

أدخل قيمة منطقة الاستجواب بواقع 32 بكسل مع خطوة قدرها 16. ثم اختر "linear" من القائمة المنسدلة لتشوه النافذة، واختر طريقة "Gaussian two by three point" لتقدير الإزاحة دون البكسل. الآن اختر "analyze" من قائمة التحليل، ثم اختر "analyze all frames post-processing"، ومن قائمة ما بعد المعالجة اختر "vector validation"، وقم بتطبيق عتبة مرشح الانحراف المعياري بمقدار سبعة على جميع الإطارات من قائمة المخطط.

حدد المعلمات المشتقة. قم بتعديل البيانات ثم المتجهات، وعدد البكسلات لكل إطار، واضبط سلاسة المتجهات ومرشح التمرير العالي. بعد تطبيق هذه التعديلات على جميع الإطارات، اضبط الإطارات المستخدمة من الإطار الأول إلى الأخير.

أخيراً، انقر فوق زر calculate mean vectors لقياس متوسطات المتجهات لجميع الإطارات التي تركز على انحناء الغدد التناسلية لبالغي C elegans من النوع البري التي تم تصويرها كما هو موضح. يتم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للخلايا الجرثومية من بيانات المجهر، مما يسمح بتحليل التغيرات في حجم الخلايا التي تحدث أثناء انتقال الخلايا من الذراع البعيدة إلى الذراع القريبة لـ cus باستخدام المجهر ثنائي اللون بنظام التصوير الزمني. وتوضح النماذج التي تم الحصول عليها بواسطة بروتينات دمج الهيستون والميوسين غير العضلي في NDR النمط النمطي لانقسام الخلايا وتوارث البقايا.

علاوة على ذلك، يمكن من خلال بيانات الخطوط الحصول على مسارات كل خلية L وبقايا انقسام الخلية، والارتباط بتوقيت انقسام الخلية في هذه التجربة. تم إجراء مجهرية التصوير الزمني قصير المدى بدقة زمنية عالية للميوسين غير العضلي القشري الثاني لتقييم الاختلافات في ديناميكيات التدفق القشري المستقطب بين الأجنة البرية والأجنة المستنفدة من البروتين المنشط لـ GTP RGA3 كما هو متوقع. كان التدفق في الأجنة البرية يسير بشكل أساسي على طول المحور الطولي للجنين.

بينما كان التدفق في جنين تداخل الحمض النووي الريبي RGA ثلاثة متعامدًا مع هذا المحور، كما يتضح بسهولة من تحليل PIP. وبمجرد إتقان عملية التجزئة اليدوية للأجسام المعقدة وتتبع الخلايا أثناء التطور الجنيني، يمكن إتمام ذلك في غضون ساعات قليلة إذا تم بشكل صحيح، وذلك عند محاولة إجراء تتبع للخلايا والأجسام. ومن المهم تذكر ضبط الدقة الزمنية المناسبة حتى لا يفقد الجسم أثناء التحليل باستخدام الأدوات الثلاث الموصوفة هنا.

يمكن أيضاً إجراء التحليل الإحصائي للإجابة على التساؤلات المتعلقة بالتنوع أو لمجرد مقارنة أجنة مختلفة. إن تطبيق برمجيات تحليل الصور الكمية يتيح لنا ولغيرنا من علماء بيولوجيا النمو استكشاف الآليات المورفوجينية للنمو بمستوى غير مسبوق من التفصيل. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام مجموعة متنوعة من الأدوات البرمجية لإجراء تحليل كمي للصور.