Analyse van multidimensionale microscopiegegevens met behulp van Cell-ACDC

We verbeteren de analyse van multidimensionale microscopiegegevens door een software te ontwikkelen voor de analyse van celdelingscyclus, genaamd Cell-ACDC, om de knelpunten voor snelle biologische ontdekkingen te overwinnen. Huidige AI-modellen zijn vaak moeilijk toegankelijk. Daarnaast zijn visualisatie en handmatige correctie vereist om hoogwaardige resultaten te bereiken.

Deze taken kunnen echter erg saai worden zonder de juiste tools. Om te beginnen klik je op Launch GUI in het hoofdvenster van de visualisatie- en correcte module. Klik op het mappictogram in de werkbalk van het nieuwe venster en selecteer de map met de gegevens.

Druk vervolgens op Selecteer Map om de selectie te bevestigen. Gebruik het dropdownmenu om het vooraf bewerkte kanaalfasecontrast te selecteren en druk dan op OK om te bevestigen. Selecteer de naam van het segmentatiemasker en klik vervolgens op Laden Geselecteerd om het segmentatiebestand te laden dat in de vorige stap is aangemaakt.

Bevestig de eigenschappen van de afbeelding door op OK te klikken voor geladen posities. Wanneer daarom wordt gevraagd, selecteer dan Nee om het laden van extra fluorescentiegegevens te voorkomen. Gebruik de modusselector om segmentatie en trackingmodus te selecteren.

Navigeer in de menubalk naar Tracking, gevolgd door Selecteer real-time tracking-algoritme, en selecteer de gewenste realtime tracker op basis van het organisme. Gebruik de linker- en rechter pijltjestoets om tussen frames te navigeren. Navigeer naar frame 10.

Druk op de toets S om het handmatige knopafscheidingsgereedschap te activeren en klik met de rechtermuisknop om automatisch het segmentatiemasker van cel één te splitsen. Navigeer nu naar frame 14. Druk op toets B om het penseelgereedschap te activeren en teken het ontbrekende segmentatiemasker voor de knop met de linkermuisknop.

Ga door met de volgende frames terwijl je segmentatie- en trackingfouten corrigeert met de beschikbare tools. Correct tot frame 42. Activeer celcyclusanalyse met behulp van de modeselector.

Als je erom vraagt, selecteer je Ja om naar frame één te gaan. Gebruik de linker- en rechter pijltjestoets om tussen frames te navigeren. Klik op OK om de initialisatie van de celcyclus-annotatietabel te accepteren wanneer daarom wordt gevraagd, en navigeer naar frame 41.

Klik met de rechtermuisknop op cel één of zijn knop om de verbinding te scheiden en de celdelingsgebeurtenis te annoteren. Blijf alle relevante frames bekijken en corrigeer eventuele fouten in automatische mother-bud-toewijzingen met behulp van de beschikbare tools. Om een knop aan een moederknop toe te wijzen, activeer je het gereedschap voor toegewezen knop aan moeder door op A te drukken. Druk op de rechtermuisknop op de knop, sleep naar de bijbehorende moedercel en laat de muisknop los.

Om de celcyclus-annotatie opnieuw te initialiseren, selecteer je de juiste optie in de werkbalk. Om de moeder-knop-associatie te breken of opnieuw te binden, zorg ervoor dat er geen gereedschap wordt geselecteerd. Klik met de rechtermuisknop op een bestaand moeder-maatpaar om de verbinding te verbreken, of klik opnieuw met de rechtermuisknop om de verbinding te herstellen.

Activeer de normale divisie lijnboom met de modusselector. Wanneer je daarom vraagt, selecteer je Ja om naar frame één te gaan, en gebruik je de linker- en rechterpijltjestoetsen om tussen frames te navigeren. Correctiefouten in de automatische moeder-dochtertoewijzingen met behulp van de tools die beschikbaar zijn in de Bewerken-werkbalk.

Wanneer daarom gevraagd wordt, klik dan op Propagate om de wijzigingen toe te passen. Om een moeder toe te wijzen aan een nieuwe cel-ID, activeer je het hulpmiddel 'moeder zoeken voor een nieuwe cel-ID' door op F te drukken. Rechtsklik op de nieuwe cel om door kandidaat-moeders te bladeren. Nucleaire segmentatie in tumorsferoïden toonde een brede verdeling van kernvolumes, met een aanzienlijk aantal objecten die kleine volumes vertoonden en enkele met extreem grote volumes.

Een 3D-weergave van het tumororganoïde toonde talrijke gesegmenteerde kernen met gelabelde identificaties, en z-sneden toonden de rode segmentatiecontouren die op elke kern waren toegepast. Bij knopgist nam de hoeveelheid H2B-eiwit sterk toe op het moment van knoppenopkomst en stabiliseerde vóór de nucleaire deling. Het aantal kernen nam plotseling toe tijdens de kerndeling in de gistdataset.

Bij embryonale stamcellen van muizen nam het celoppervlak gestaag toe tot het een maximum bereikte, nam vervolgens af tijdens celdeling, en begon later weer te stijgen in de dochtercellen. Cell-ACDC is een open-source softwareframework dat gemakkelijke toegang biedt tot AI-modellen voor biobeeldanalyse en zorgt voor een hoge deelbaarheid van microscopiegegevens. Een belangrijk aspect van Cell-ACDC is dat de gemeenschap de nieuwe methoden eenvoudig kan integreren in een bestaande workflow met gestandaardiseerde datastructuur.

Het benutten van gecorrigeerde gegevens van Cell-ACDC voor het fijn afstemmen van state-of-the-art methoden kan de basis leggen voor volledig geautomatiseerde biobeeldanalyse.