애기 장대 루트 Gravitropic 응답의 고해상도 시간 경과 이미지를 수집하는 평판 스캐너를 사용하여
2014년 1월 25일
이 프로토콜은 시중에서 구입할 수있는 평판 스캐너를 사용하여 중력 자극에 응답 애기 모종의 이미지를 신속하게 수집을위한 프로세스를 설명합니다. 방법은 다운 스트림 분석 알고리즘에 대한 의무 고해상도 이미지의 저렴한 대용량 포착을 허용한다.
이 비디오의 전반적인 목표는 모델 식물 옵시스에서 열대 뿌리 반응의 고해상도 이미지 캡처의 스캐너 기반 방법을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜을 시작하기 위해 지정된 종자 스톡의 씨앗을 투명한 배지가 포함된 페트리 접시에 심습니다.씨앗이 지정된 기간 동안 발아한 후 페트리 접시를 성장 챔버에서 제거하고 스캔을 준비한 다음 수직 방향의 평판 스캐너에 놓습니다. 그런 다음 플레이트를 90도 회전시키고 지정된 시간 동안 스캔합니다.
이미지는 컴퓨터 또는 데이터 저장 장치에 저장되고 나중에 이미지 처리에 사용됩니다. 이미지를 획득하기 전에 두 개의 B 스캔된 식물 조직을 포함하는 aga plate를 준비합니다. 먼저 AGA 플레이트의 뚜껑과 측면에 쌓인 응결을 김 물티슈로 흡수합니다.
다음으로, 향후 결로 현상을 방지하기 위해 Triton X 100을 넉넉히 바르십시오. 마지막으로, 플레이트를 미세 기공 테이프로 감싸 뚜껑을 고정하고 환기를 통해 이미지 획득을 시작할 수 있도록 하여 이 프로세스를 마칩니다. 이미지를 원하는 위치에 저장하기 위한 폴더를 설정합니다.
각 폴더 이름은 검사할 정보와 관련된 메타데이터 컴파일로 구성됩니다. 이 예에서 고유 ID 연령, 크기 및 종자 재고는 폴더 이름에 포함된 데이터였습니다. 그런 다음 이 메타데이터를 복사하여 폴더 이름에 붙여 넣을 수 있습니다.
이 프로토콜은 이미지를 수집하는 데 두 개 이상의 스캐너가 사용된다고 가정하고 여러 스캐너를 한 컴퓨터에 연결하기 위한 지침을 제공합니다. 이러한 이유로 이미지를 저장하기 위해 세 개의 폴더가 설정됩니다. 다음 단계는 지정된 수집 시간에 대한 타이머를 설정하는 것입니다.
이 시점에서 아직 준비해야 할 사항이 많으므로 약간의 추가 시간을 위해 타이머를 설정해야 합니다. 그런 다음 첫 번째 스캐너를 켜고 보기 스캔 프로그램을 엽니다. 입력 탭에서 소스를 올바른 스캐너로 설정하고 자르기 탭 아래의 자동 반복 드롭다운 상자를 없음으로 설정합니다.
미리보기 영역을 최대로 설정하고 미리보기를 누릅니다. 관심 영역을 캡처할 자르기 상자를 선택하고 미리보기 영역을 자르기 상자로 설정합니다. 그런 다음 이미지를 다시 미리 봅니다.
수집된 데이터를 원하는 위치에 저장하려면 출력 탭을 누르고 각 스캐너에 해당하는 이전에 만든 폴더 이름을 찾습니다. 다음 스캐너를 켜고 view 스캔을 반복합니다. 다른 두 스캐너에 대한 지침을 설정하고 데이터를 저장할 올바른 폴더를 선택해야 합니다.
각 탭을 살펴보고 모든 스캐너 설정이 원하는 대로 되어 있는지 확인하는 것도 중요합니다. 우리 연구실에서는 다음 설정이 수행 중인 이미지 수집 유형에 가장 적합하다는 것을 발견했습니다. 그러나 이미지 수집 유형에 따라 다른 설정이 필요할 수 있습니다.
모든 설정을 선택한 후 입력 탭을 선택하고 세 스캐너 모두에서 자동 반복 드롭다운 상자를 연속으로 설정합니다. 준비된 플레이트를 묘목이 수평을 향하도록 스캐너에 놓고 스캐너의 안정성을 보장하기 위해 배경의 펠트 면을 플레이트에 임시로 놓습니다. 파트너와 함께 이 프로토콜을 수행하여 한 사람이 플레이트를 90도 돌리고 즉시 눈에 보이는 배경을 느끼게 하면 다른 사람은 스캔 버튼을 누르고 번지 코드로 스캐너에 배경을 고정합니다.
스캐너 2와 3에 대해 이 프로세스를 반복합니다. 각 이미지를 완전히 스캔하는 데 약 2-3분 정도 걸립니다.최종 이미지는 그림과 같이 나타납니다. 이미지가 저장되고 있는 폴더를 확인하여 모든 폴더가 제대로 저장되고 있는지 확인하는 것이 좋습니다.
지정된 시간 스캔 동안 방해가 되지 않는 영역에 스캐너를 보관하는 것이 이상적입니다. 또한 이상적인 표현형 반응을 보장하기 위해 스캐닝 영역의 환경 조건을 고려하는 것이 현명합니다. 다음 이미지는 이 비디오에 설명된 방법을 사용하여 수집된 이미지의 예입니다.
패널 A와 B, C와 D는 단일 스캔 기간의 첫 번째 및 마지막 이미지입니다. A와 B는 스캔된 전체 영역을 보여줍니다. C와 D는 단일 플레이트를 보여주는 스캔 영역의 잘린 영역이지만 몇 가지 불일치가 관찰될 수 있습니다.
그림 A는 발아와 성장 궤적의 변화를 보여줍니다. 이미지 B는 플레이트에 결로가 축적될 수 있음을 보여주며, 이미지 C와 D는 묘목의 견고한 성장과 실행 전반에 걸친 이미지 품질로 인해 좋은 결과로 간주됩니다. 이 백서에 요약된 절차는 처리량이 많고 해상도가 높으면서도 상대적으로 저렴하다는 점에서 루트 이미징 세계의 고유한 틈새 시장에 적합합니다.
이 접근 방식의 또 다른 이점은 특정 연구 그룹의 이미징 요구 사항을 수용하도록 쉽게 사용자 지정할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 또한 다른 사람의 이미징을 위해 맞춤화되고 있습니다.
개요
본 프로토콜은 평판 스캐너를 사용하여 중력에 반응하는 Arabidopsis 유묘의 고해상도 이미지를 캡처하는 방법을 설명합니다. 이 접근 방식은 비용 효율적이며, 추가 분석에 적합한 대량의 이미지 수집을 가능하게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 식물 생물학
- 이미지 분석
- 뿌리 굴성 반응
배경
- Arabidopsis는 식물 연구의 모델 생물로 활용됩니다.
- 중력에 대한 뿌리의 반응을 이해하는 것은 식물 발달 연구에 매우 중요합니다.
- 고해상도 이미징 기술은 표현형 분석을 위한 데이터 수집 효율을 높여줍니다.
- 플랫베드 스캐너는 고속 대량 이미징을 위한 경제적인 해결책을 제공합니다.
연구 목적
- 뿌리의 굴성 반응을 캡처하기 위한 스캐너 기반 방법을 시연합니다.
- 후속 분석을 위한 이미지 수집을 용이하게 합니다.
- 연구 그룹을 위해 맞춤 설정 가능한 이미징 프로토콜을 제공합니다.
사용된 방법
- 종자는 페트리 접시의 투명 배지에서 발아시킨다.
- 플레이트는 수직 방향으로 배치된 플랫베드 스캐너를 사용하여 스캔한다.
- 효율성을 위해 여러 대의 스캐너를 한 대의 컴퓨터에 연결할 수 있다.
- 최적의 결과를 얻기 위해 이미지 획득 설정을 조정한다.
주요 결과
- 촬영된 이미지는 발아 및 성장 궤적의 변이를 보여줍니다.
- 플레이트의 결로 현상이 관찰되었으며, 이는 이미지 품질에 영향을 미쳤습니다.
- 강건한 묘목 성장을 입증하는 고품질 이미지를 얻었습니다.
- 이 방법은 고처리량의 맞춤형 이미징을 가능하게 합니다.
결론
- 본 프로토콜은 뿌리의 반응을 이미징하는 효과적인 수단을 제공합니다.
- 연구 환경 내의 다양한 이미징 요구 사항에 맞게 조정 가능합니다.
- 이 접근 방식은 데이터 수집의 비용과 효율성 사이의 균형을 맞췄습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
뿌리 중력굴성 반응의 고해상도 표현형 이미징은 식물 기반 치료제 발견을 위한 초기 단계 타겟 검증에서 기전적 리스크 감소를 가능하게 합니다. 이 저비용, 고처리량 이미징 접근 방식은 다운스트림 이미지 분석 파이프라인에 적합한 정량적 타임랩스 데이터를 생성함으로써 유전자 기능 연구의 예측 신뢰도를 높여줍니다. 본 방법은 중개 연구의 연속성을 위한 데이터 무결성을 유지하면서, 발견 생물학의 확장성 문제를 해결합니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 유전자 기능의 표현형 판독값으로서 뿌리 성장 궤적의 정량적 측정을 통해 치료 가설의 검증을 가능하게 합니다.
- 운영적 가치: 4,800 dpi 해상도로 하루에 216개의 개별 반응을 고처리량으로 캡처하여 생물학적 리스크를 감소시킵니다.
- 예측적 가치: 성장 궤적의 변이를 명확히 하는 이미지 분석 애플리케이션을 위해 충분한 양의 고품질 이미지 데이터를 생성함으로써 포트폴리오 선별을 지원합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 표준화되고 재현 가능한 화합물 또는 유전적 스크리닝 워크플로를 위해 검증된 생물학적 시스템(투명 배지 위의 Arabidopsis 묘목)을 준비합니다.
- 운영적 가치: 저렴한 평판 스캐너를 사용하여 몇 분 간격으로 자동 타임랩스 이미지를 획득함으로써 분석 준비성을 해결합니다.
- 확장성 가치: 맞춤형 프로토콜 설계와 단일 컴퓨터에 여러 대의 스캐너를 연결할 수 있는 기능을 통해 플랫폼 재사용 및 그룹 간 적용이 가능합니다.
중개 및 전임상 연구
- 중개적 가치: 모델 생물에서 보존된 메커니즘인 뿌리의 굴성 반응에 대한 표현형 정량화부터 발견 단계에 이르기까지, 질병 관련 시스템의 연속성을 유지합니다.
- 기전적 리스크 감소: 독립 변수(중력 벡터 변위)를 격리하고 종속 변수(교정 성장)를 높은 시간 해상도로 측정함으로써 타겟 검증의 모호성을 줄입니다.
- 예측 신뢰도: 발아 및 성장 궤적 변이의 통계적 분석을 가능하게 하는 정량적 출력값을 제공하여, 리스크가 조정된 진전 결정(advancement decisions)을 지원합니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 방법은 표준화된 정량적 표현형 데이터를 제공하여 초기 단계의 타겟 검증에서 진행 여부(go/no-go) 결정에 필요한 정보를 제공함으로써, 가설 검증부터 리드 화합물 발굴에 이르는 발견 연속체에 통합됩니다.
- 발견 생물학: 중력 벡터 정렬에서 벗어난 유묘 뿌리의 교정 성장을 관찰함으로써 가설 검증 및 경로 명확화를 지원합니다.
- 스크리닝: 제어된 플레이트 준비(Triton X-100 및 마이크로포어 테이프를 통한 결로 방지)와 일관된 이미지 저장 프로토콜을 통해 분석 표준화 및 재현성을 제공합니다.
- 분석: 성장 궤적 및 발아 일관성의 정량적 측정에 적합한 4,800 dpi 해상도의 타임랩스 이미지 데이터 세트를 생성합니다.
- 중개 연구: 유전적 및 약리학적 섭동이 가능한 모델 시스템에서 질병 관련 표현형 판독값을 제공함으로써 전임상 연속성을 연결합니다.
- 기업적 재사용: 저렴한 비용, 높은 처리량 및 연구 그룹 간의 손쉬운 맞춤 설정 덕분에 단일 사용 기술이 아닌 재사용 가능한 이미징 역량으로 기능합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 중력 굴성 반응 표현형 분석에서의 기전적 모호성 감소를 통한 타겟 검증의 예측 신뢰도 향상.
- 운영적 가치: 자동화된 스캐닝 프로토콜과 데이터 정리를 위한 메타데이터 기반 폴더 명명법을 통해 달성한 표준화, 재현성 및 확장성.
- 전략적 가치: 대량의 고해상도 이미징을 이용한 조기 표현형 리스크 제거를 통해 더 나은 go/no-go 결정, 자본 효율성 및 후기 단계의 생물학적 리스크 감소.
- 포트폴리오 영향: 이미지 분석 애플리케이션을 지원하는 충분한 품질의 이미지 데이터를 바탕으로 리스크 조정 우선순위 설정 및 추진 결정 가능.
실행 시 고려 사항
- 식물 생물학 및 Arabidopsis 뿌리 이미징을 위한 이미지 획득 프로토콜에 관한 과학적 전문 지식이 필요합니다.
- 장비 요구 사항에는 4,800 dpi 해상도가 가능한 수직 방향의 평판 스캐너와 다중 스캐너 작동을 위한 단일 컴퓨터 연결이 포함됩니다.
- 팀 간 표준화를 위해 일관된 플레이트 준비(Triton X-100 및 마이크로포어 테이프를 통한 응결 제어)와 재현 가능한 데이터 저장을 위한 메타데이터 기반 폴더 명명법이 필요합니다.
- 모델 시스템 전반의 적응 고려 사항에는 다양한 유묘 크기 및 성장 조건에 따른 스캐너 방향 및 플레이트 준비 조정이 포함됩니다.
- 실질적인 제한 사항으로는 플레이트의 응결 관리와 중력 반응 유도를 위한 90도 회전 시 유묘의 안정적인 방향 확보 등이 있습니다.
