SCAnED - ماكرو تجزئة الجلد مفتوح المصدر للكشف شبه الآلي عن الخلايا والنوى في مقصورات البشرة والجلد

في عملنا، نبحث في آليات تنظيمية تحافظ على توازن الأنسجة على المستويات الجزيئية والخلوية والهيكلية والميكانيكية. هدفنا هو فهم الحالات المرضية، مثل التهاب الجلد أو السرطان. مع أدوات التصوير عالية الدقة وأدوات متعددة الوميكس، يمكننا الآن رسم خريطة لتغيرات التعبير الخلوي والجيني في الأنسجة ثنائية وثلاثية الأبعاد.

هذا يدفع فهمنا لكيفية تطور الأمراض وتطورها. أحد التحديات الكبيرة الآن هو الكم الهائل من البيانات التي تولدها المجاهر المتقدم. وبينما هناك المزيد من الأدوات المتاحة لتحليل الصور، فهي غالبا غير سهلة الاستخدام للأشخاص الذين لا يملكون خبرة كبيرة، أو مكلفة جدا.

يقدم بروتوكولنا أداة مجانية سهلة الاستخدام لتحليل خلايا الجلد البشري في كل من البشرة والأدمة. يحسن الدقة مقارنة بالأدوات العامة، ولا يتطلب خبرة سابقة في البرمجة أو تحليل الصور. للبدء، افتح صور الفلورة المناعية في فيجي أو الصورة J، باستخدام صيغ bio مع الإعدادات الافتراضية.

لا تقسم القنوات خلال هذه الخطوة. قم بتحميل ماكرو SCAnED وشغله باختيار الإضافات. ثم الماكرو والنقر على تشغيل.

اختر ملف السكربت الماكرو SCAnED عند الطلب. اتبع التعليمات الظاهرة التي يوفرها الماكرو. اختر قناة E-cadherin عند طلب الماكرو.

بعد ذلك، انتقل إلى الصورة، اختر التعديل، ثم العتبة لضبط العتبة يدويا لقناة E-cadherin. اضغط موافق بمجرد التقاط منطقة البشرة بالكامل. ثم اختر قناة DAP-E عند المطالبة بالمضي قدما في التقسيم.

يتم تعريف مستويات الشدة تلقائيا لتقسيم النوى عند استخدام دالة العتبة. بالنسبة ل StarDist، افتح الإضافة في Image J. حمل نموذج كشف النوى في واجهة StarDist الرسومية، ثم انقر على قناة النوى لاختيارها للتحليل. الآن، قم بضبط إعدادات البلاط في StarDist لتتناسب مع حجم التحديث المتوقع 256 في 256 بكسل.

عند الطلب، اختر نعم لقياس شدة العلامة داخل النوى. ثم كرر عملية التقسيم والتحليل لكل قناة فلورية. بعد معالجة جميع القنوات، حفظ بيانات الإخراج كملفات قيم مفصولة بالفواصل كما هو موضح في الماكرو.

بالنسبة للمنطقة السيتوبلازمية، عندما يتم تقسيم النوى باستخدام دالة العتبة، يتم تطبيق التوسع الثنائي لتوسيع المنطقة النووية المعنية. عندما يستخدم StarDist لتقسيم النوى، يطبق توسع التوسع على المنطقة النووية المعنية. اختر نعم عند طلب قياس شدة المؤشر داخل منطقة الخلية بأكملها.

ثم تحفظ ملفات البيانات الناتجة كصيغة قيمة مفصولة بفاصل حسب تعليمات الماكرو. تحديد عتبات الشدة الخاصة بالعلامة باستخدام عينات التحكم من النظير. قم بتنزيل دفتر Jupyter المناسب، ثم انتقل إلى Google Collab لاختيار الملف، ثم فتح دفتر الملاحظات.

اختر الملف وقم بتشغيل خلايا الكود بشكل متسلسل. عند طلب خيار اختيار الملفات، اضغط على الزر وارفع ملف القيمة المفصولة بفاصلة. لكل جسم مضاد، احسب متوسط شدة الفلورة باستخدام ملفات التحكم في الأنواع النظيرة.

لتحديد عتبات القطع، افتح دفتر مخططات النقطة، ورفع بيانات التحكم في النمط المماثل، وشغل الرمز. استنادا إلى توزيع النقاط في الرسوم البيانية لكل من التحكم في النظائر وبيانات الأجسام المضادة المحددة، اختر عتبة شدة لتمييز الإشارة الخلفية عن التعبير الحقيقي للعلامة. استخدم هذا العتبة لتصنيف كل خلية على أنها إيجابية أو سالبة للعلامة المعطاة.

وأخيرا، أنشئ مخططات نقطية لتصور أنماط التعبير المشترك للعلامات عن طريق تشغيل كود مخطط النقاط في دفتر Google Collab. في الصور المقسمة يدويا، أظهرت خلايا الفيمنتين الإيجابية إشارة سيتوبلازمية قوية مع حدود ROI واضحة تغطي جسم الخلية بالكامل. التقط SCAnED شبه الآلي خلايا إيجابية الفيمنتين ذات حدود متشابهة باستخدام نهج العتبة والتوسع.

أظهرت المقارنة الكمية لشدة الفيمنتين في 21 خلية عدم وجود فرق ذي دلالة إحصائية بين التقسيم اليدوي وتقسيم SCAnED. كشف تحليل المخطط التكراري عن زيادة تكرار الخلايا الإيجابية للفيمنتين في الجلد المصفي مقارنة بالجلد السليم. أظهر تحليل المخطط النقطي لخلايا الجلد زيادة في الخلايا الإيجابية للفيمنتين في CD-90 في الصدفية مقارنة بالجلد السليم.

في البشرة، أظهرت عينات الصدفية زيادة في الخلايا السلبية لفيتامين CD-90، وربما خلايا الكيراتينو، مقارنة بالجلد الصحي. كانت أعداد خلايا الفيمنتين الإيجابية في البشرة الصفية والبشرة الصحية مشابهة بين SCAnED وQuPath. أظهر التقسيم البصري أن SCAnED تخصص خلايا الحدود بدقة أكبر للبشرة مقارنة ب QuPath، الذي أخطأ في تعيين عدة خلايا.