Smart Leginon을 사용한 여러 그리드에서 극저온 전자 현미경 스크리닝 자동화
December 1st, 2023
초저온 전자 현미경(CryoEM) 다중 그리드 스크리닝은 종종 몇 시간의 주의가 필요한 지루한 프로세스입니다. 이 프로토콜은 이 프로세스를 자동화하기 위해 표준 Leginon 컬렉션 및 Smart Leginon Autoscreen을 설정하는 방법을 보여줍니다. 이 프로토콜은 대부분의 CryoEM 홀리 포일 그리드에 적용할 수 있습니다.
Simons Electron Microscopy Center는 지역 및 국가 연구자들에게 우수한 전자 현미경 서비스, 전문 지식 및 교육을 제공하고 워크플로우를 최적화하기 위한 혁신적인 방법을 개발하는 것을 목표로 합니다. 당사의 범위는 서비스, 개발, 기계 학습 및 생물 의학 연구를 포함합니다. 우리는 어떻게 하면 서비스를 더 잘 최적화할 수 있는지에 대한 답을 찾으려고 노력하고 있습니다.
기계 학습은 전자 현미경 분야를 변화시키고 있습니다. 데이터 수집이 자동화되고 있습니다. 데이터 분석 도구는 빠르게 효율성이 높아지고 있습니다.
여기에는 이미지 노이즈 제거, 입자 피킹, 3G 유연성 분석 및 모델 구축이 포함됩니다. 우리는 프로덕션 환경에서 다양한 그리드 구멍, 기울어진 컬렉션 또는 베타 테스트 소프트웨어를 통해 식별된 버그와 같은 다양한 상황을 설명하기 위해 정기적으로 소프트웨어를 업데이트합니다. 또한 사용자의 피드백을 통합하여 사용자에게 유용한 기능을 지속적으로 제공하고 있습니다.
Smart Leginon은 cryoTEM에서 하나 이상의 그리드를 스크리닝하는 노동 집약적이고 시간 소모적인 작업을 해결합니다. 이를 통해 작업자와 연구원은 그리드를 보다 신속하게 스크리닝하고 분석할 수 있으며, 그리드와 시료 조건을 동시에 최적화할 수 있는 시간을 확보할 수 있습니다. 또한 현미경 시간과 비용도 절감됩니다.
Smart Leginon 자동 스크린은 12개의 그리드에 대한 스크리닝을 설정하는 데 약 10분이 소요되는 완전 무인 멀티그리드 스크리닝을 제공합니다. 수동 스크리닝과 비교했을 때, 당사의 프로토콜은 하루에 몇 시간을 절약합니다. Smart Leginon이 도입된 이후 유사한 자동화를 위해 다른 무료 및 상용 소프트웨어가 개발되었습니다.
개요
이 프로토콜은 Smart Leginon Autoscreen을 사용한 동결 전자현미경(cryoEM) 다중 격자 스크리닝의 자동화를 설명합니다. 설정 과정을 간소화함으로써, 연구자들은 격자 스크리닝에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있으며, 이를 통해 시료 조건의 더 효율적인 분석과 최적화가 가능합니다.
주요 연구 요소
과학 분야
- 동결 전자현미경
- 현미경의 자동화
- 이미지 분석
배경
- 동결 전자현미경의 다중 격자 스크리닝은 전통적으로 많은 노동을 필요로 합니다.
- 자동화는 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있습니다.
- Smart Leginon Autoscreen은 무인 스크리닝을 촉진합니다.
- 기계 학습은 전자현미경에서 데이터 수집 및 분석을 개선하고 있습니다.
연구 목적
- 동결 전자현미경 다중 격자 스크리닝 프로세스를 자동화합니다.
- 격자 분석에 소요되는 시간과 노동을 줄입니다.
- 전자현미경 연구자들을 위한 워크플로우를 최적화합니다.
사용된 방법
- 자동화된 스크리닝을 위한 Leginon 인터페이스 설정.
- 다양한 타겟팅 및 노출 설정 구성.
- 이미지 처리를 위한 Ptolemy 애플리케이션 활용.
- 지속적인 개선을 위한 사용자 피드백 통합.
주요 결과
- Smart Leginon Autoscreen은 매일 몇 시간씩 스크리닝 시간을 줄입니다.
- 운영자는 여러 격자를 효율적으로 스크리닝할 수 있습니다.
- 자동화를 통해 격자 및 시료 조건의 병렬 최적화가 가능합니다.
- 지속적인 소프트웨어 업데이트는 사용자 요구에 따라 기능성을 향상시킵니다.
결론
- 동결 전자현미경의 자동화는 워크플로우 효율성을 크게 개선합니다.
- Smart Leginon Autoscreen은 연구자들에게 귀중한 도구입니다.
- 미래의 개발은 자동화 및 데이터 분석을 계속 향상시킬 것으로 예상됩니다.
