Method Article

컴퓨터를 이용한 대규모 시각화 및 췌장 아일릿 질량, 크기 유통과 건축의 부량

DOI:

10.3791/2471

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March 4th, 2011

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Medicine, University of Chicago, 2Laboratory of Biological Modeling, National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health, 3Department of Surgery, University of Chicago, 4Diabetes Division, University of Massachusetts

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

immunohistochemically 스테인드 췌장 표본의 대규모 조달 및 분석의 새로운 컴퓨터를 이용한 방법에 설명되어 있습니다 : 전체 섹션 (1) 가상 슬라이스 캡처를, 대규모 데이터 (2) 질량 분석, 2D 가상 조각 (3) 재건 (4) 3D 아일릿 매핑, 그리고 (5) 수학 분석.

Abstract

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췌장 아일릿는 베타 세포 (인슐린), 알파 세포 (글루카곤) 및 exocrine 조직에 포함된 1을 구성하는 델타 - 전지 (somatostatin)와 같은 여러 호르몬 secreting의 내분비 세포로 구성된 독특한 마이크로 기관입니다 - 전체 췌장의 2 %. 신체 및 췌장의 무게 사이에 밀접한 상관 관계가있다. 총 베타 세포 질량은 또한 몸 속에 인슐린의 수요에 대한 보상에 비례하여 증가합니다. 무엇이 비례 확장 아일 레츠의 크기 분포는 탈출. 같은 인간 같은 큰 동물이 마이크로 기관은 기능이 될 수있는 특정 크기 제한을 갖고 제안, 마우스와 유사한 아일릿 크기 배포판을 서로 나누세요. 비례 큰 아일 레츠를 생성하기 위해 대형 동물 pancreata의 무능력은 아일 레츠의 수가 증가하고 전체 아일릿 크기 분포에 큰 아일 레츠의 비율의 증가에 의해 보상됩니다. 또한, 아일 레츠 다양한 pathophysiological 조건 하에서 같은 종 내에서 서로 다른 종 사이 세포 조성과 건축과 또한 인상적인 소성을 나타냅니다. 현재 연구에서 우리는 이러한 역동적인 생물 학적 프로세스와 복잡한 구조의 연구에 대규모 이기종 데이터 컬렉션의 분석을 위해 수 있도록 분석 프로세스의 자동화를 촉진하기 위해 생물 학적 이미지 데이터의 분석을위한 새로운 접근 방법을 설명합니다. 이러한 연구로 인해 불편 샘플링의 기술적 어려움을 방해하고 대규모 데이터를 생성하는 것은 정확하게 아일릿 생물학의 생물 학적 프로세스의 복잡도를 캡처 설정되었습니다. 여기 샘플의 제한된 가용성 (또는 샘플 수집을 최소화하기 위해) 및 표준 실험 설정 이내 편견 "대표"데이터를 수집하고, 아일릿의 복잡한 입체 구조를 정확하게 분석하는 방법을 보여줍니다. 컴퓨터를 이용한 자동화 대규모 데이터 세트의 수집 및 분석을위한 수 있으며, 데이터의 편견 해석을 보장합니다. 또한, 아일릿 크기 분포와 공간 좌표 (즉, X, Y, Z - 위치)의 정확한 양을 정함뿐만 아니라 췌장 아일릿 구조 및 조성의 정확한 시각화로 연결뿐만 아니라, 우리가 변경 조건을 개발하고 적응하는 동안 패턴을 파악할 수 있습니다 수학적 모델링을 통해. 본 연구에서 개발된 방법은뿐만 아니라 다른 많은 시스템과 생물의 연구에 적용됩니다.

Protocol

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1. Immunohistochemically 스테인드 이미지의 가상 조각 만들기

  1. 오픈 StereoInvestigator. 현미경 홀더에 샘플을 들고 청소 슬라이드를 삽입하고 "라이브 이미지"(수집 → 라이브 이미지) 후 "취득"을 클릭하고하여 스테레오 인베스티게이터에 그것을 시각화. 각 채널에 대한 노출 수준을 결정, 우리의 구체적인 예제에서, 채널 2 Cy7에 대한 DAPI, Cy5에 대한 GFP, RFP, 채널 5 채널 4 채널 3, 채널 6에 사용됩니다. 노출 수준을 결정하기 위해, 형광의 강도를 표시하는 "비디오 히스토그램"창을 사용합니다. 적절한 형광 농도에 도달하는 경우 비디오 히스토그램의 오른쪽 끝에있는 강도 꼬리 내려. 노출 수준은 "카메라 설정"창에서 변경할 수 있습니다. 비디오 히스토그램은 현미경의 초점 바퀴로 초점을 맞추고 있습니다.
  2. 가상 슬라이스를 만들기 전에, 기준점을 표시합니다 떨어진 샘플에서 지점에서 화면을 클릭하고, 다음 예제의 개요 주변을 클릭하여 샘플을 컨투어. 등고선이 완료되면 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 시작 및 끝 지점을 연결하는 "닫기 컨투어"를 선택하십시오.
  3. 등고선이 닫힌 후, 예제에 대한 가상 슬라이스 (취득 → 가상 슬라이스를 취득)을 캡처합니다. 열린 가상 슬라이스 창 옵션 "고속은 취....

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Discussion

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컴퓨터를 이용한 대규모 시각화 및 부량 여기 췌장 아일릿 연구에서 4 가지 주요 포인트를 여유 제시 : (1) 췌장 표본의 대규모 분석 전체 아일릿 크기 분포 및 아일릿 아키텍처의 포괄적인 뷰를 제공합니다. (2) 세포 조성과 구조의 3 차원 재구성 및 수학적 분석은 더 아일릿 이내 내분비 세포의 공간적 배열의 시험을 용이하게합니다. (3) 서로 다른 종 간의 다양한 pathophysiological 조건 하에서 동일한 수종의 줬죠 아일릿 소성 오히려 종의 차이보다 신진 대사 변화에 대한 응답으로 evolutionarily 획득한 적응을 제안할 수 있습니다. (4) 특정 유전자 발현의 변화와 함께 내분비 세포 조성과 아일릿 아키텍처의 다시 정리하기는 더욱 intraislet의 내분비 세포 네트워크의 역할의 중요성을 제시의 기능 속성에 아일릿 적응을 반영될 수 있습니다.

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

연구는에서 지원하는 미국 보건 서비스 그랜트 DK - 081527, DK - 072473 시카고 당뇨병 연구 및 교육 센터 (동물 모델 코어) 대학 및 Kovler 가족 재단에서 선물 DK - 20595.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
형광 현미경현미경 현미경 OlympusCorporationIX-81
Stereo InvestigatorProgramMBF Bioscience
MIP-GFP 마우스마우스 Jackson Laboratory
Mathematica프로그램Wolfram
Image JProgramNational Institutes of Health
슬라이드북프로그램올림푸스

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Steiner, D. J., Kim, A., Miller, K., Hara, M. Pancreatic islet plasticity - Interspecies comparison of islet architecture and composition. ISLETS. 2, 135-145 (2010).
  2. Kim, A., Miller, K., Jo, J., Wojcik, P. l, Kilimnik, G., Hara, M. Islet architecture - a comparative study. ISLETS.

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Pancreatic Islet VisualizationIslet Size DistributionIslet ArchitectureBeta Cell Mass3D ReconstructionImmunohistochemical StainingImage J AnalysisStereo InvestigatorCell MappingDiabetes Research

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