Name: SegElegansを用いたC .エレガンス 蛍光画像の自動解析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-10T14:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: 学ぼう、SegElegansを用いたC. elegans蛍光画像の深層学習による自動解析手法。広視野顕微鏡画像から個別ワームを高精度にセグメンテーションし、解析時間を大幅短縮する計算生物学ツールの活用方法を解説します。

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<ol><li>Kaletta, T., Hengartner, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finding+function+in+novel+targets%3A+C.+elegans+as+a+model+organism%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Drug+Discov%22%5BJournal%5D)">Finding function in novel targets: C. elegans as a model organism.</a> Nat Rev Drug Discov. 5 (5), 387-398 (2006).</li>
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<li>Feinberg, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GFP+reconstitution+across+synaptic+partners+%28GRASP%29+defines+cell+contacts+and+synapses+in+living+nervous+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">GFP reconstitution across synaptic partners (GRASP) defines cell contacts and synapses in living nervous systems.</a> Neuron. 57 (3), 353-363 (2008).</li>
<li>Hammarlund, M., Jin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axon+regeneration+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Axon regeneration in C. elegans.</a> Curr Opin Neurobiol. 27, 199-207 (2014).</li>
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<li>Sinnige, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetic+analysis+reveals+that+independent+nucleation+events+determine+the+progression+of+polyglutamine+aggregation+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Kinetic analysis reveals that independent nucleation events determine the progression of polyglutamine aggregation in C. elegans.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 118 (11), e2021888118(2021).</li>
<li>Gkikas, I., Daskalaki, I., Kounakis, K., Tavernarakis, N., Lionaki, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MitoSNARE+assembly+and+disassembly+factors+regulate+basal+autophagy+and+aging+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">MitoSNARE assembly and disassembly factors regulate basal autophagy and aging in C. elegans.</a> Int J Mol Sci. 24 (4), 4230(2023).</li>
<li>Kutscher, L. M., Shaham, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forward+and+reverse+mutagenesis+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22WormBook%22%5BJournal%5D)">Forward and reverse mutagenesis in C. elegans.</a> WormBook. , 1-26 (2014).</li>
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<li>Kim, H. M., Colaiacovo, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CRISPR-Cas9-guided+genome+engineering+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">CRISPR-Cas9-guided genome engineering in Caenorhabditis elegans.</a> Curr Protoc Mol Biol. 129 (1), e106(2019).</li>
<li>Kamath, R. S., Ahringer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome-wide+RNAi+screening+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Genome-wide RNAi screening in Caenorhabditis elegans.</a> Methods. 30 (4), 313-321 (2003).</li>
<li>Lai, C. H., Chou, C. Y., Ch'ang, L. Y., Liu, C. S., Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+novel+human+genes+evolutionarily+conserved+in+Caenorhabditis+elegans+by+comparative+proteomics%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Res%22%5BJournal%5D)">Identification of novel human genes evolutionarily conserved in Caenorhabditis elegans by comparative proteomics.</a> Genome Res. 10 (5), 703-713 (2000).</li>
<li>Kuwabara, P. E., O'Neil, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+functional+genomics+in+C.+elegans+for+studying+human+development+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Inherit+Metab+Dis%22%5BJournal%5D)">The use of functional genomics in C. elegans for studying human development and disease.</a> J Inherit Metab Dis. 24 (2), 127-138 (2001).</li>
<li>Ranganathan, R., Sawin, E. R., Trent, C., Horvitz, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mutations+in+the+Caenorhabditis+elegans+serotonin+reuptake+transporter+MOD-5+reveal+serotonin-dependent+and+-independent+activities+of+fluoxetine%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mutations in the Caenorhabditis elegans serotonin reuptake transporter MOD-5 reveal serotonin-dependent and -independent activities of fluoxetine.</a> J Neurosci. 21 (16), 5871-5884 (2001).</li>
<li>Lackner, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+genetics+identifies+Rab+geranylgeranyl+transferase+as+an+apoptotic+target+of+farnesyl+transferase+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Cell%22%5BJournal%5D)">Chemical genetics identifies Rab geranylgeranyl transferase as an apoptotic target of farnesyl transferase inhibitors.</a> Cancer Cell. 7 (4), 325-336 (2005).</li>
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<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Schindelin, J., Rueden, C. T., Hiner, M. C., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ImageJ+ecosystem%3A+An+open+platform+for+biomedical+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Reprod+Dev%22%5BJournal%5D)">The ImageJ ecosystem: An open platform for biomedical image analysis.</a> Mol Reprod Dev. 82 (7-8), 518-529 (2015).</li>
<li>Rueden, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ImageJ2%3A+ImageJ+for+the+next+generation+of+scientific+image+data%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">ImageJ2: ImageJ for the next generation of scientific image data.</a> BMC Bioinformatics. 18 (1), 529(2017).</li>
<li>Valente, A. J., Maddalena, L. A., Robb, E. L., Moradi, F., Stuart, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+ImageJ+macro+tool+for+analyzing+mitochondrial+network+morphology+in+mammalian+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Histochem%22%5BJournal%5D)">A simple ImageJ macro tool for analyzing mitochondrial network morphology in mammalian cell culture.</a> Acta Histochem. 119 (3), 315-326 (2017).</li>
<li>Ramki, K., Thiruppathi, G., Ramasamy, S. K., Sundararaj, P., Sakthivel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+aggregation-induced+emission-based+ratiometric+fluorescent+chemosensor+for+Hg%28II%29+and+its+application+in+Caenorhabditis+elegans+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">An aggregation-induced emission-based ratiometric fluorescent chemosensor for Hg(II) and its application in Caenorhabditis elegans imaging.</a> Methods. 221, 1-11 (2024).</li>
<li>Boulin, T., Etchberger, J. F., Hobert, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reporter+gene+fusions%5BTitle%5D)+AND+%22WormBook%22%5BJournal%5D)">Reporter gene fusions.</a> WormBook. , 1-23 (2006).</li>
<li>Braeckman, B. P., Smolders, A., Back, P., De Henau, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+detection+of+reactive+oxygen+species+and+redox+status+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Antioxid+Redox+Signal%22%5BJournal%5D)">In vivo detection of reactive oxygen species and redox status in Caenorhabditis elegans.</a> Antioxid Redox Signal. 25 (10), 577-592 (2016).</li>
<li>He, K., Gkioxari, G., Dollár, P., Girshick, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mask+R-CNN%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Mask R-CNN.</a> arXiv. , (2017).</li>
<li>Ronneberger, O., Fischer, P., Brox, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((U-Net%3A+Convolutional+networks+for+biomedical+image+segmentation%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">U-Net: Convolutional networks for biomedical image segmentation.</a> arXiv. , (2015).</li>
<li>Exploring deep learning architectures in NAECON 2018. Proc IEEE NAECON. Alom, M. Z., Yakopcic, C., Taha, T. M., Asari, V. K. IEEE National Aerospace and Electronics Conference, , 228-233 (2018).</li>
<li>Micallef, N., Seychell, D., Bajada, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+the+U-Net%2B%2B+model+for+automatic+brain+tumor+segmentation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Access%22%5BJournal%5D)">Exploring the U-Net++ model for automatic brain tumor segmentation.</a> IEEE Access. 9, 125523-125539 (2021).</li>
<li>Plebani, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+segmentation+of+unmyelinated+axons+by+deep+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">High-throughput segmentation of unmyelinated axons by deep learning.</a> Sci Rep. 12 (1), 1198(2022).</li>
<li>Fudickar, S., Nustede, E. J., Dreyer, E., Bornhorst, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mask+R-CNN+based+C.+elegans+detection+with+a+DIY+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Mask R-CNN based C. elegans detection with a DIY microscope.</a> Biosensors (Basel). 11 (8), 257(2021).</li>
<li>Lalit, M., Tomancak, P., Jug, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EmbedSeg%3A+Embedding-based+instance+segmentation+for+biomedical+microscopy+data%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Image+Anal%22%5BJournal%5D)">EmbedSeg: Embedding-based instance segmentation for biomedical microscopy data.</a> Med Image Anal. 81, 102523(2022).</li>
<li>Layana Castro, P. E., Garvi, A. G., Sanchez-Salmeron, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+segmentation+of+Caenorhabditis+elegans+skeletons+in+worm+aggregations+using+improved+U-Net+in+low-resolution+image+sequences%5BTitle%5D)+AND+%22Heliyon%22%5BJournal%5D)">Automatic segmentation of Caenorhabditis elegans skeletons in worm aggregations using improved U-Net in low-resolution image sequences.</a> Heliyon. 9 (4), e14715(2023).</li>
<li>A convolutional neural network model for worm imaging in 2020. Proc IEEE ISBI. Chen, L., et al. IEEE 17th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI), , 508-512 (2020).</li>
<li>Guan, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+lineage-resolved+embryonic+morphological+map+reveals+signaling+associated+with+cell+fate+and+size+asymmetry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Cell lineage-resolved embryonic morphological map reveals signaling associated with cell fate and size asymmetry.</a> Nat Commun. 16 (1), 3700(2025).</li>
<li>Cao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+a+morphological+atlas+of+the+Caenorhabditis+elegans+embryo+using+deep-learning-based+4D+segmentation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Establishment of a morphological atlas of the Caenorhabditis elegans embryo using deep-learning-based 4D segmentation.</a> Nat Commun. 11 (1), 6254(2020).</li>
<li>Zhao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EmbSAM%3A+Cell+boundary+localization+and+Segment+Anything+Model+for+fast+images+of+developing+embryos%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">EmbSAM: Cell boundary localization and Segment Anything Model for fast images of developing embryos.</a> bioRxiv. , (2024).</li>
<li>Castro, P. E. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SegElegans%3A+Instance+segmentation+using+dual+convolutional+recurrent+neural+network+decoder+in+Caenorhabditis+elegans+microscopic+images%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">SegElegans: Instance segmentation using dual convolutional recurrent neural network decoder in Caenorhabditis elegans microscopic images.</a> Comput Biol Med. 190, 110012(2025).</li>
<li>Trebing, K., Stańczyk, T., Mehrkanoon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SmaAt-UNet%3A+Precipitation+nowcasting+using+a+small+attention-UNet+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22Pattern+Recognit+Lett%22%5BJournal%5D)">SmaAt-UNet: Precipitation nowcasting using a small attention-UNet architecture.</a> Pattern Recognit Lett. 145, 178-186 (2021).</li>
<li>Woo, S., Park, J., Lee, J. Y., Kweon, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBAM%3A+Convolutional+block+attention+module%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">CBAM: Convolutional block attention module.</a> arXiv. , (2018).</li>
<li>Shi, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convolutional+LSTM+network%3A+A+machine+learning+approach+for+precipitation+nowcasting%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Convolutional LSTM network: A machine learning approach for precipitation nowcasting.</a> arXiv. , (2015).</li>
<li>Stuhr, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+lipid+quantification+in+Caenorhabditis+elegans+by+Oil+Red+O+and+Nile+Red+staining%5BTitle%5D)+AND+%22Bio+Protoc%22%5BJournal%5D)">Rapid lipid quantification in Caenorhabditis elegans by Oil Red O and Nile Red staining.</a> Bio Protoc. 12 (5), e4340(2022).</li>
<li>Kuzmic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+visualization+of+carbonylation+and+its+co-localization+with+proteins%2C+lipids%2C+DNA+and+RNA+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Free+Radic+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">In situ visualization of carbonylation and its co-localization with proteins, lipids, DNA and RNA in Caenorhabditis elegans.</a> Free Radic Biol Med. 101, 465-474 (2016).</li>
<li>Fang, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+and+in+vivo+detection+of+mitophagy+in+human+cells%2C+C.+elegans%2C+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">In vitro and in vivo detection of mitophagy in human cells, C. elegans, and mice.</a> J Vis Exp. (129), e56301(2017).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>インターネット接続可能なコンピュータ(例:Dell Vostro Desktop)</td><td>いくつか(例えばDellなど)</td><td>&nbsp;-</td><td>これにより、推奨されているクラウドコンピューティング経由でオンライン上でSegElegansを運用し、ImageJなどの画像解析ソフトウェアを使用できるようになります。</td></tr><tr><td>CUDA互換グラフィックス処理ユニット(CVP)で、少なくとも6GBのVRAM(例:MSI Geforce RTX&nbsp;RTX3050 Ventus 2X 6GB)(オプション)</td><td>NVIDIA + 複数のメーカー(例えばMicro Star International)</td><td>https://developer.nvidia.com/cuda-gpus</td><td>これにより、ローカルマシン上でSegElegansをオフラインで実行できるようになります。 CUDA対応GPUチップセットはこちらで入手可能です: https://developer.nvidia.com/cuda-gpus VRAMは、メーカーがチップセットをGPUに実際に実装するかどうかに依存します。 警告:クラウドコンピューティング版の性能に匹敵するには、最低要件(16+ GB VRAM)を大幅に超える高価で高性能なCUDAカードが必要です。</td></tr><tr><td>エピ蛍光顕微鏡(Invitrogen EVOS FL Auto 2)</td><td>サーモフィッシャー・サイエンティフィック&nbsp;</td><td>AMAFD2000 例えば</td><td>明るい視野と1つ以上の蛍光チャネルからほぼ同時に画像を自動的に取得できるシステムの使用を推奨します。</td></tr><tr><td>ImageJ(任意)</td><td>NIH</td><td>https://imagej.net/software/fiji/downloads</td><td>フィジー版の配布をおすすめします。こちらで入手可能です: https://imagej.net/software/fiji/downloads</td></tr><tr><td>NVIDIA GPU対応のPC(例:Dell Vostro Desktop)(オプション)&nbsp;</td><td>いくつか(例えばDellなど)</td><td>&nbsp;-</td><td>これは、ローカルマシン上でオフラインでSegElegansを動かすためにGPUと連携して必要です。 GPUは、マザーボードに適切なPCIスロットを備えたWindows互換ハードウェア、カードを収めるスペース、十分なパワーサプライが必要です。</td></tr><tr><td>セゲレガン</td><td>-</td><td>https://github.com/KonstantinosKounakis/SegElegansOnline/tree/v1.0&nbsp;</td><td>詳細は原稿を参照してください。nbsp;</td></tr></tbody></table>

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Automated Analysis of C. elegans Fluorescence Images using SegElegans

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Microscopy, particularly of the fluorescent kind, is a frequently used tool in C. elegans research. The analysis of data from microscopy experiments can, ...

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シナプスでクラスタ化された神経伝達物質受容体の存在量は強くシナプス強度に影響を与えます。このメソッドは、の単シナプスの分解能で三次元的に蛍光標識された神経伝達物質受容体を定量化する...

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