이 프로토콜에서 췌장섬은 전용 다중 플랫폼 응용 프로그램에서 구현 된 계산 알고리즘을 사용하여 재구성되고 분석됩니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
이 논문에서
요약
초록
췌장섬의 구조적 특성은 인슐린, 글루카곤 및 소마토스타틴 분비 세포의 기능적 반응에 핵심적이며, 이는 전기, 파라크린 및 자가분비 신호를 통한 췌도 내 통신에 미치는 영향으로 인한 것입니다. 이 프로토콜에서 췌장섬의 입체 구조는 먼저 새로운 계산 알고리즘을 사용하여 실험 데이터로부터 재구성됩니다. 다음에, 재구성된 섬의 형태학적 및 연결성 특성, 예컨대 상이한 유형의 세포의 수 및 백분율, 세포 부피, 및 세포-대-세포 접촉이 얻어진다. 그런 다음 네트워크 이론은 평균 정도, 클러스터링 계수, 밀도, 직경 및 효율성과 같은 네트워크 파생 메트릭을 통해 췌도의 연결 특성을 설명하는 데 사용됩니다. 마지막으로, 이러한 모든 특성은 결합된 발진기 모델을 사용하는 계산 시뮬레이션을 통해 기능적으로 평가됩니다. 전반적으로, 여기서는 췌장섬의 연구 및 시뮬레이션을 위해 특별히 개발된 다중 플랫폼 애플리케이션인 IsletLab에서 구현된 단계별 워크플로우를 설명하고, 실험 작업을 보완하기 위해 췌장섬을 특성화하고 분석하기 위한 새로운 계산 방법론을 적용합니다.
서론
췌장은 머리, 목, 신체 및 꼬리라고하는 영역으로 나뉘며, 각각은 서로 다른 구조, 기능 및 해부학 적 위치 1,2를 가지고 있습니다. 기능적 관점에서 볼 때, 췌장은 내분비 시스템과 외분비 시스템으로 나눌 수 있으며, 전자는 포도당 항상성 조절에 중요한 관여하는 호르몬 분비를 담당하는 반면, 후자는 십이지장1로 효소 분비를 통해 음식 소화에 기여합니다. 췌장섬은 췌장의 내분비 조직을 구성하며 각각 ɑ, β 및 δ 세포에서 분비되는 글루카곤, 인슐린 및 소마토스타틴의 분비를 담당합니다3. 그들의 본질적인 조절 메커니즘 외에도, 이들 세포는 직접적인 전기 소통 (β-세포와 가능성 있는 β 및 δ-세포 사이), 또한 파라크린 및 자가분비 신호전달 4,5,6에 의해 조절된다. 두 메카니즘 모두 췌도 구조(즉, 췌도 내의 상이한 유형의 세포의 조성 및 조직)7,8....
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
프로토콜
참고: 프로토콜의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 단계별 설명은 다음과 같습니다 (프로토콜의 모든 단계에서 사용되는 제어판에 대한 자세한 내용은 보충 파일 1 참조).
그림 1: 흐름도. IsletLab에서 구현된 프로토콜의 순차적 순서를 설명하는 흐름도입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
1. 리눅스에 IsletLab 설치
참고: 보충 파일 2의 섹션 2 및....
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
결과
Félix-Martínez et al.19가 제안한 방법론을 사용한 췌장섬의 재구성은 최적화 알고리즘 (재구성 설정에 정의 된)에 주어진 매개 변수에 크게 의존합니다. 이에 대한 예가 그림 3에 시각적으로 표시되어 있으며, 여기서 서로 다른 매개 변수 집합을 사용하여 얻은 재구성된 섬이 표시됩니다. 먼저, 도 3A에서, 초기 데이터에 포함된 셀의 86.6%를 포함하는 재구성이 도시되어 있다(588개 셀 중 509개, 초기 온도 = 1, 반복 인자 = 1, 수용 인자 = 1). 초기 온도 및 반복 및 수용 인자가 증가하면(초기 온도 = 10, 반복 인자 = 5, 및 수용 인자 = 5, 도 3B), 초기 세포의 더 높은 백분율(93.37%)이 재구성된 섬에 포함되었다(즉, 588개 세포 중 549개). 도
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
토론
위의 프로토콜은 새로운 계산 알고리즘을 사용하여 췌장섬 구조를 재구성하고 분석하는 실용적인 접근 방식을 설명합니다. 이 연구의 주요 목적은 췌도 연구 공동체가 췌장섬 아키텍처의 형태 학적 및 연결 특성을 특성화하고 계산 시뮬레이션을 통해 이러한 특성의 가능한 기능적 함의를 평가하기위한 양적 메트릭을 도출 할 수있게하는 것입니다.
이 프로토콜에 채택된 알고리즘은 앞서12,19에서 상세히 설명되었지만, 상대적인 복잡성으로 인해 직접적이고 사용자 친화적인 구현이 부족하여 실험 및 이론 작업에 대한 보완적인 도구로서의 사용이 제한되었습니다.
첫째, Félix-Martínez et al.19 에 의해 제안 된 최근의 알고리즘은 실험 데이터 (예 : 핵 좌표 및 세포 유형)로부터.......
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
G.J. Félix-Martínez는 CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México)와 Universidad Autónoma Metropolitana (México City)의 전기 공학과에 감사드립니다. Danh-Tai Hoang 박사, Manami Hara 박사 및 Junghyo Jo 박사가이 작업을 가능하게하는 섬 건축물을 연구 공동체와 공유하는 데 탁월한 노력과 관대함에 감사드립니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 기능 시뮬레이션에 필요한 | CUDA 지원 NVIDIA 그래픽 카드 | ||
| IsletLab | https://github.com/gjfelix/IsletLab(지침에 따라 응용 프로그램을 다운로드하고 설치하십시오.) |
참고문헌
- Chen, L., Pan, X., Zhang, Y. H., Huang, T., Cai, Y. D. Analysis of Gene Expression Differences between Different Pancreatic Cells. ACS Omega. 4 (4), 6421-6435 (2019).
- Longnecker, D. S., Gorelick, F., Thompson, E. D., Histology, Anatomy, Histology, and Fine Structure of the Pancreas. The Pancreas. Beger, H. G., Warshaw, A. L., H....
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재인쇄 및 허가
태그
