AMEBaS: חילוץ אוטומטי של קו אמצע וחיסור רקע של פלואורסצנטיות רציומטרית של תאים בודדים מקוטבים

שיטה זו מכמתת את הדינמיקה המרחבית-טמפורלית של תאים מקוטבים לאורך קו האמצע שלה, ומבטאת כתב פלואורסצנטי או צבע עבור ישות ספציפית בעלת עניין כגון אקטין (actin), יונים או דינמיקה של שלפוחית (vesicle dynamics). גרסת האוטומציה מבטלת הטיות ומאפשרת מדרגיות, במיוחד עבור משימות המתבצעות באופן דיגיטלי באופן ידני ויכולות להפוך לגוזלות זמן וסובייקטיביות. כדי להתחיל, פתח את Jupyter Notebook וקרא את קבצי קיטועי הזמן, בין אם על ידי גישה לדף הבית של המחברת האינטראקטיבית של Google CoLab, או הורדה ופתיחה של AMEBaS_local IP YNB מ- GitHub.

כדי להכין את הגדרת הספרייה עבור נתוני הקלט והפלט באמצעות הגרסה המקומית, מקם את קיטועי הזמן הפלואורסצנטיים כקובץ TIF או DV בתוך תיקייה בשם נתונים הממוקמת בתיקיית השורש של התוכנית. צור תיקיית יציאה כדי לקבל את הנתונים שנוצרו ולאחר מכן הפעל את בלוק קוד ההתקנה. אם אתה משתמש במחברת ב- Google CoLab, הפעל את בלוק קוד ההגדרה כדי ליצור נתונים באופן אוטומטי ולצאת מתיקיות, ולאחר מכן הפעל את בלוק קוד הקלט של הקובץ כדי לקרוא את נתוני קיטועי הזמן על ידי לחיצה על לחצן ההפעלה.

אם אתה משתמש ב- Google CoLab, העלה את הקובץ בהילוך מהיר לתיקיית הנתונים על ידי לחיצה על הלחצן בחר קובץ. לאחר מכן, בחר ליצור פלטים נוספים עבור כל שלב על-ידי הגדרת הפרמטר verbose כ- true או false. כדי לזהות את התא הראשי ואת המקטע מהרקע, הפעל את בלוק הקוד של פילוח תא בודד על-ידי לחיצה על לחצן ההפעלה כדי להפריד באופן אוטומטי את התא המעניין מהרקע.

התאימו את ערך הסיגמא במשתנה סיגמא כדי לכוונן את החלקות של מסיכת הסגמנטציה. ערך ברירת המחדל הוא 2.0. כעת הגדר את אומדן המשתנה ל- false לאחסון הסף המוערך ישירות מנתוני ISO, או true להחלקתו על פני מסגרות שכנות באמצעות רגרסיה פולינומית מקומית.

התאם את משתנה n_points כדי לכוונן את הפונקציה כאשר ערך ברירת המחדל הוא 40. כדי לעקוב אחר קו האמצע לאורך הרחבת התא, הפעל את בלוק קוד המעקב אחר קו האמצע של התא על-ידי לחיצה על לחצן ההפעלה כדי לשלד את התא בשיטה של לי ולהרחיב את קצה השלד האחרון באמצעות אקסטרפולציה ליניארית. לאחר מכן, בחר באפשרות העקיבה של קו האמצע על-ידי התאמת הארגומנט complete_skeletonization למעקב במסגרת האחרונה או פעם אחת בכל מסגרת.

התאם את משתנה interpolation_fraction כדי להגדיר את שבר הנקודות בשלד לאינטרפולציה במהלך אקסטרפולציה. ערך ברירת המחדל כאן הוא 0.25. לאחר מכן, שנה את משתנה extrapolation_length כדי לקבוע את אורך אקסטרפולציה קו האמצע.

ערך ברירת המחדל הוא מינוס אחד, המרחיב את השלד לקצה הקרוב ביותר. כעת הפעל את בלוק הקוד הראשון להדמיית נתונים על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה כדי ליצור באופן אוטומטי קימוגרפים עבור שני הערוצים. בחרו בגודל ליבת גאוס להחלקה באמצעות התאמת משתנה kymograph_kernel.

כדי להציג כראוי את העוצמות של שלדים לא מורחבים, יש צורך במפת צבע מותאמת אישית עבור הקימוגרפים המכוסים שלהם. התאם את משתנה shift_fraction כדי לבחור את אחוז השבר של העוצמות שיצוין כצבע הרקע, שחור. לאחר מכן הפעל את בלוק הקוד השני של תצוגה חזותית של נתונים על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה כדי ליצור קימוגרף מטרי יחס וקיטועי זמן באופן אוטומטי.

התאם את משתנה switch_ratio כדי לשנות את סדר הערוצים המשמשים כמונה וכמכנה במהלך חישובי יחס, כאשר ברירת המחדל היא false. בדוק אם חלוף הזמן של היחס דורש החלקה נוספת עם מעבר מסנן חציוני על-ידי התאמת משתנה smooth_ratio. כברירת מחדל, מצב זה מוגדר כ- false.

לאחר מכן, בחר להסיר או לשמור חריגות הנובעות מאות נמוך בערוץ המכנה על-ידי התאמת משתנה reject_outliers. חריגים מסומנים כערכים פי 1.5 מהטווח הבין-רבעוני מעל הרביעון השלישי. לבסוף, בחר אם יש לייצא את הרקע ואת פלט מדד היחס על ידי התאמת background_ratio המשתנה.

ברירת המחדל היא false להחלפת הרקע באפסים. AMEBaS נבדק על מערכי נתונים כמו צינורות אבקה המבטאים את קמליאון כתב הסידן, צינורות אבקה המבטאים את מחוון ה- pH פלורין, שערות שורש המבטאות את כתב הסידן NESYC 3.6 עבדו בהצלחה למרות הבדלים בכיוון הגידול, טכניקות הדמיה, מדווחים פלואורסצנטיים וסוגי תאים. זכור לבצע את קבוצת הבלוק כדי שתוכל להתקין את החבילות הנדרשות.

בנוסף, חשוב להתאים את ערכי הסיגמא באופן ספציפי לתמונות שלך, כך שתוכל לקבל תוצאות מדויקות יותר. לאחר מכן ניתן להשתמש בקימוגרפים המתקבלים כדי לנתח את הדינמיקה המרחבית-זמנית של עניין הפתרון. בנוסף, אתה יכול לחשב את זה מציאת שיטה, צמיחה וסדרות זמן לנתח את הפתרון הנכון.