$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Los omatidios de Drosophila constituyen un sistema útil para el estudio de diversas funciones biológicas y enfermedades genéticas. La regularidad de los omatidios es una buena medida para examinar el efecto de las mutaciones genéticas4. Aunque existen varios métodos para calcular la regularidad omatidial, como la clasificación manual, estos métodos pueden estar muy sesgados. Para superar este enfoque sesgado, se han desarrollado herramientas semiautomáticas 1,11.
Para una cuantificación ocular precisa, se debe optimizar la preparación y configuración de las moscas. Si bien entendemos que cada laboratorio tendrá su configuración, proporcionamos la siguiente configuración en nuestro laboratorio para dar a los lectores una idea de cómo preparar moscas para la adquisición de imágenes. Las moscas se congelan y se almacenan a -80 °C. Utilizamos un tamaño de muestra de 3 porque, en nuestra experiencia, cuando se combina GMR-GAL4 con la mutación S81L, hay muy poca variación entre la población. Sin embargo, tenga en cuenta que el tamaño de la muestra debe ajustarse para realizar pruebas de significación de hipótesis nulas. Para montar las moscas para la adquisición de imágenes, la cabeza de la mosca descansa sobre una hoja de papel muy pequeña que actúa como una almohada, de modo que el centro del ojo es aproximadamente el plano focal (Figura suplementaria S1). Nuestro laboratorio utiliza un microscopio y una cámara de pila Z (consulte la Tabla de materiales), ya que esto produce imágenes más claras en general, lo que permite la mejor visualización de todo el ojo, ya que el ojo de la mosca tiene forma de cúpula. Sin embargo, la función de pila Z no es un requisito para este protocolo, ya que utilizamos con éxito este método con un microscopio estereoscópico más antiguo sin la función de pila Z13. El dial de luz anular para el brillo no se gira más de 1/4 del camino hacia arriba para evitar la sobreexposición. El espesor total de nuestras muestras oscila entre 300 y 450 micras.
En este estudio, demostramos que el análisis de los ojos de mosca con ilastik y Flynotyper genera resultados de cuantificación de omatidios imparciales y confiables. Analizamos los patrones de omatidios de Drosophila utilizando ilastik, una herramienta de análisis de bioimágenes basada en aprendizaje automático, para marcar omatidios, y luego Flynotyper, un método computacional utilizado para medir la regularidad de los omatidios 1,11. Preferimos utilizar un anillo de luz para obtener imágenes para una mejor evaluación cualitativa. Sin embargo, este enfoque no permite a Flynotyper producir resultados cuantitativos utilizando estas imágenes. Por lo tanto, ilastik se implementa para preprocesar estas imágenes, y estas imágenes procesadas se utilizaron con éxito con Flynotyper para producir resultados cuantitativos. Cuando las imágenes no se preprocesaron con ilastik antes de Flynotyper, las puntuaciones P generales fueron similares entre los ojos no degenerativos y los degenerativos. Esto pone de manifiesto la importancia de utilizar ilastik primero cuando se implementa un anillo de luz para obtener resultados cuantitativos.
Existen algunas limitaciones en nuestros métodos. La configuración de ilastik puede variar mucho y puede dar lugar a datos no significativos. Por ejemplo, realizamos otro conjunto de análisis utilizando las mismas imágenes, pero ajustamos el valor sigma del primer plano en ilastik a 2,5 en lugar de 5. Esto resultó en una pérdida de sensibilidad en fenotipos moderadamente degenerativos (Figura Suplementaria S2 y Tabla Suplementaria S1). Otra limitación es la pérdida de sensibilidad en los ojos con demasiada degeneración. En comparación con un ojo 3x_S81L, un ojo con parches necróticos está cualitativamente mucho más degenerado. Sin embargo, la puntuación P media para 3x_S81L ojos fue de 60,2, mientras que la puntuación P media para los ojos con parches necróticos fue de 60,9. Por lo tanto, los ojos con demasiada degeneración, como los parches necróticos, también pueden provocar pérdida de sensibilidad (Figura suplementaria S3).
Un paso crítico de este protocolo es la selección de una imagen estándar apropiada, que se utiliza para entrenar ilastik. Una imagen estándar no degenerada con un contraste distintivo entre los omatidios y las células pigmentarias circundantes, como los ojos rojos o naranjas, dará como resultado una cuantificación más precisa en Flynotyper. Otro paso crítico es la selección de características en ilastik, donde la sensibilidad, representada como valores sigma, se seleccionan para ajustar el software de aprendizaje automático (Figura 1D). La selección de muy pocas características puede reducir la sensibilidad de ilastik, lo que lleva a un marcado inexacto de los omatidios. La selección de demasiadas características aumentará el tiempo y la potencia de procesamiento necesarios para generar resultados, lo que reducirá la eficiencia del procedimiento. Alternativamente, si hay una degeneración cualitativa notable del ojo, pero los resultados del análisis no son estadísticamente significativos, el aumento del valor sigma de las características seleccionadas sería una posible solución. Sin embargo, las selecciones de características proporcionadas en este protocolo producen regularmente resultados precisos. Seguir los pasos críticos tal como están escritos ayudará a mitigar los problemas más comunes y a solucionarlos en el futuro.
En resumen, este método proporciona mejores imágenes cualitativas al mismo tiempo que produce una cuantificación imparcial y confiable del sistema ocular de Drosophila . En consecuencia, este método podría mejorar la utilidad de la degeneración ocular como una poderosa herramienta para modelar enfermedades degenerativas en el futuro.