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En este estudio, segmentamos tomografías que contenían mitocondrias y orgánulos membranosos adicionales (p. ej., vesículas, retículo endoplásmico) utilizando syGlass. Los tomogramas se reconstruyeron inicialmente en Warp utilizando una proyección ponderada a 16,00 Å/píxel y se sometieron a la corrección de cuña faltante y a la eliminación de ruido utilizando el software IsoNet. Los siguientes tomogramas se sometieron a un procesamiento adicional para la importación, como se muestra en la Figura 1A (consulte también Video Suplementario S1, Video Suplementario S2, Video Suplementario S3 y Video Suplementario S4).
Después del preprocesamiento, los tomogramas en formato MRC se convirtieron en pilas TIFF utilizando ImageJ, con inversión de contraste aplicada para hacer que las membranas aparecieran blancas sobre un fondo negro. A continuación, se realizó la ecualización del histograma para mejorar aún más el contraste; Esto también permite un umbral más eficaz. Las pilas TIFF se importaron y visualizaron en 3D dentro de un entorno de realidad virtual inmersivo, proporcionando una inspección detallada de las estructuras membranosas utilizando la herramienta de corte en el software que se muestra en la Figura 1B.
La segmentación manual se realizó en el software, con ventanas configuradas en automático y ajustes de brillo/umbral para optimizar la visibilidad de las funciones celulares. Los ROI en torno a las mitocondrias y otras estructuras se definieron utilizando los controladores de realidad virtual. La herramienta de segmentación permitió una delineación precisa de los límites de la membrana, con errores corregidos mediante la función de borrado. La navegación corte por corte o en 3D utilizando la herramienta ROI para cuadrar regiones en todo el tomograma, combinada con la herramienta de pincel ajustable, garantizó una segmentación precisa de las membranas mitocondriales y otros orgánulos, como se muestra en la Figura 1C.
Los datos segmentados se visualizaron generando una malla utilizando la opción de superficies de la herramienta ROI, con iteraciones de suavizado establecidas en 12 y nivel de resolución establecido en 3. Las representaciones 3D finales muestran claramente las estructuras mitocondriales, incluidas las membranas externas e internas, las crestas y los depósitos de fosfato de calcio como se muestra en la Figura 1D (consulte también el Video Suplementario S5, el Video Suplementario S6, el Video Suplementario S7 y el Video Suplementario S8).

Figura 1: Flujo de trabajo de visualización, segmentación y renderizado 3D de tomografías con sirglass. (A) Cortes tomográficos de células RPE1 de borde delgado. Tomogramas corregidos por IsoNet reconstruidos en Warp y utilizados para la segmentación con syGlass, visualizados con IMOD25. Las tomografías se recogieron en un microscopio Titan-Krios de 300 keV equipado con un detector K3 y se centraron en los bordes finos de las células del epitelio de la retina. Cada tomografía contiene al menos una mitocondria junto con varios otros orgánulos unidos a la membrana. Estas imágenes son imágenes fijas de los vídeos que se muestran en el vídeo complementario S1, el vídeo complementario S2, el vídeo complementario S3 y el vídeo complementario S4. (B) Tomogramas correspondientes visualizados en el software. Corte tomográfico creado con la herramienta de corte en el software VR después de optimizar el umbral, el brillo y la ventana, revelando estructuras celulares distintas. (C) Tomogramas visualizados en el software con membranas segmentadas. Corte tomográfico creado con la herramienta de corte en el software de realidad virtual, superpuesto con la segmentación correspondiente. Los depósitos de fosfato de calcio se muestran en amarillo, las membranas mitocondriales en cian y otras membranas como vesículas y la membrana plasmática en púrpura. (D) Renderizado 3D de las membranas segmentadas en syGlass. Las membranas mitocondriales, incluidas las crestas, las membranas mitocondriales externas e internas, se muestran en cian. Los depósitos de fosfato de calcio son de color amarillo o verde, las vesículas y la membrana plasmática de color púrpura y el retículo endoplásmico de color canela. Estas imágenes son imágenes fijas de los vídeos que se muestran en Vídeos complementarios S5, Vídeo complementario S6, Vídeo complementario S7 y Vídeo complementario S8. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Video Suplementario S1: Tomograma de la muestra RPE-1_1 utilizada para la segmentación en este estudio. Este tomograma se reconstruye a 16 Å/píxel con Warp, luego se elimina el ruido y se corrige la cuña faltante con IsoNet. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Video suplementario S2: Tomograma de la muestra RPE-1_2 utilizada para la segmentación en este estudio. Este tomograma se reconstruye a 16 Å/píxel con Warp, luego se elimina el ruido y se corrige la cuña faltante con IsoNet. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Video Suplementario S3: Tomograma de la muestra RPE-1_3 utilizada para la segmentación en este estudio. Este tomograma se reconstruye a 16 Å/píxel con Warp, luego se elimina el ruido y se corrige la cuña faltante con IsoNet. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Video Suplementario S4: Tomograma de la muestra RPE-1_4 utilizada para la segmentación en este estudio. Este tomograma se reconstruye a 16 Å/píxel con Warp, luego se elimina el ruido y se corrige la cuña faltante con IsoNet. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Vídeo complementario S5: La segmentación resultante de la muestra RPE-1_1 después de generar superficies. Las membranas mitocondriales se muestran en cian; Los fosfatos de calcio dentro de las mitocondrias se representan en amarillo; el retículo endoplásmico se muestra en color canela; y otras membranas se muestran en color púrpura. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Vídeo complementario S6: La segmentación resultante de la muestra RPE-1_2 después de generar superficies. Las membranas mitocondriales se muestran en cian; Los fosfatos de calcio dentro de las mitocondrias se representan en amarillo; el retículo endoplásmico se muestra en color canela; y otras membranas se muestran en color púrpura. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Vídeo complementario S7: La segmentación resultante de la muestra RPE-1_3 después de generar superficies. Las membranas mitocondriales se muestran en cian; Los fosfatos de calcio dentro de las mitocondrias se representan en amarillo; el retículo endoplásmico se muestra en color canela; y otras membranas se muestran en color púrpura. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Vídeo complementario S8: La segmentación resultante de la muestra RPE-1_4 después de generar superficies. Las membranas mitocondriales se muestran en cian; Los fosfatos de calcio dentro de las mitocondrias se representan en amarillo; el retículo endoplásmico se muestra en color canela; y otras membranas se muestran en color púrpura. Haga clic aquí para descargar este archivo.