Oprogramowanie do mapowania parametrów mikrogleju (MMPS): Otwarte, przyjazne dla użytkownika narzędzie do ilościowej analizy morfologii mikrogleju
24 lipca 2026
Oprogramowanie do mapowania parametrów mikrogleju (MMPS) to przyjazny dla użytkownika system analityczny, który nie wymaga znajomości kodowania i półautomatycznie analizuje morfologię pojedynczych komórek mikrogleju na obrazach immunofluorescencyjnych. MMPS, zweryfikowane w modelu neurozapalenia wywołanego lipopolisacharydem u gryzoni, w sposób powtarzalny wykrywa zmiany morfologiczne związane z aktywacją i umożliwia standaryzowane, skalowalne fenotypowanie mikrogleju.
Oprogramowanie do mapowania parametrów mikrogleju, czyli MMPS, pozwala nam badać, jak ferroptoza zmienia podpopulacje mikrogleju po udarze niedokrwiennym. MMPS radzi sobie z kluczowymi węzłami w analizie mikrogleju, omijając uciążliwe wymagania dotyczące oprogramowania i wymaganą wiedzę z zakresu kodowania. Aby zacząć, otwórz repozytorium GitHub na komputerze i pobierz oprogramowanie Mapping Microglial Parameters lub MMPS jako osobny pakiet.
W folderze pobrania dwukrotnie kliknij, aby uruchomić narzędzie archiwizacji, które automatycznie wypakuje skompresowany folder. Dwukrotnie kliknij ikonę aplikacji MMPS, aby zweryfikować i otworzyć pakiet MMPS. Kliknij opcję wybierz folder obrazów i przejdź przez katalog komputera, aby zlokalizować pliki projektu.
Udziel uprawnień dostępu do folderu i wybierz katalog przechowywania obrazów. Następnie kliknij wybierz folder wyjściowy, a następnie wybierz katalog wyjściowy. Wybierz obraz do przetworzenia, a następnie wybierz etykietowanie obrazu.
Przypisz identyfikatory zwierząt i grupy leczenia do obrazu i zapisz wejścia. Aby obliczyć rozmiar pikseli obrazu, wybierz kalibrowanie z paska skali. Wybierz punkty początkowe i końcowe paska skali oraz wprowadź znaną odległość paska skali w mikrometrach i kliknij zastosuj.
Wybierz kanał fluorescencji zawierający sygnał mikrogleju. Wybierz obrazy do przetworzenia, zaznaczając pole obok każdej nazwy obrazu i przetwórz je indywidualnie, jeśli fluorescencja tła różni się między obrazami. Przejrzyj karty oryginalne, podgląd, przetworzone i maski, aby porównać etapy przetwarzania obrazu.
Wybierz podgląd bieżącego obrazu, aby dostosować dodatkowe ustawienia przetwarzania. W przypadku odejmowania tła ustaw wartość kuli toczącej się między pięcioma a 150 pikselami. Aby zmniejszyć artefakty oświetlenia, użyj wartości redukcji szumów równej trzem i ustaw wartości ostrych między jednym a dwoma, aby poprawić definicję krawędzi.
Po optymalizacji ustawień przetwarzania obrazu kliknij przetwórz wybrane obrazy. Następnie wybierz wskaż somas, wszystkie obrazy. Kliknij pokaż kolor C dla widoku złożenia RGB.
Wybierz kanały, a następnie odznacz wszelkie nieużywane kanały, jeśli obraz jest zniekształcony w kolorze. Kliknij przyciski dostosowania wyświetlania, aby dostosować jasność kanału w widoku RGB. Wybierz somas mikrogleju wyświetlające DAPI i zjonizowany adapter wiązania wapnia, czyli IBA1, kolokalizację.
Usuń niepoprawnie zaznaczony soma za pomocą klawisza backspace lub delete. Naciśnij enter lub return, aby przejść do następnego obrazu. Wybierz obrysuj somas wszystkie po zakończeniu wyboru somas.
Obrysuj obwód somas każdej wybranej komórki mikrogleju z co najmniej ośmioma punktami obrysu, wykluczając wypustki komórkowe. Usuń niepoprawnie umieszczone punkty obrysu za pomocą cofnij ostatni punkt, usuń lub backspace. Naciśnij enter, return, kliknij dwukrotnie lub kliknij prawym przyciskiem myszy, aby sfinalizować obrys każdego somas.
Kliknij generuj wszystkie maski po zakończeniu obrysu somas. W ustawieniach generowania masek dostosuj minimalną intensywność, aby zmniejszyć tło pikseli i zrównoważyć tłumienie tła i zachowanie gałęzi. Wybierz KA wszystkie maski, aby rozpocząć zapewnianie jakości masek i przejrzyj wszystkie maski prezentowane od największych do najmniejszych obszarów.
Porównaj każdą maskę z odpowiednim mikroglejem za pomocą kart przetworzonych i maski. Aby zaakceptować maski, użyj skrótu klawiaturowego A. Aby odrzucić maski, użyj skrótu klawiaturowego R.
Aby cofnąć akceptację lub odrzucenie, naciśnij B. Użyj klawiszy strzałek na klawiaturze, aby przejść przez rozmiary masek. Wybierz największą akceptowalną maskę, która dokładnie uchwyci gałęziowanie mikrogleju bez włączenia sąsiednich komórek, nadmiernego tła, krawędzi obrazu lub pasków skali. Jeśli większość jest niedokładna, użyj opcji wyczyść wszystkie maski, aby ponownie wygenerować maski z inną wartością progową.
Następnie wybierz oblicz proste cechy, aby obliczyć różne parametry dla zaakceptowanych masek, a następnie kliknij OK. W przypadku dodatkowej analizy pobierz pliki pluginów fractalanalysisimagej. py, sholl. py i skeletonanalysisimagej. py. W przypadku analiz fraktalowych i powłok otworzyć i uruchomić fractalanalysisimagej. py jako plugin Fiji. Następnie wprowadź lokalizację katalogu wyjściowego. Wprowadź rozmiar pikseli i wybierz opcję największa maska tylko, aby przeanalizować największą zaakceptowaną maskę na komórkę.
W przypadku analizy Sholl otwórz plik sholl. py jako plugin Fiji. Wprowadź lokalizację katalogu wyjściowego, pożądany rozmiar pikseli, rozmiar kroku.
Wybierz użyj promienia somas jako promienia startowego lub wprowadź wartość stałego promienia somas, jeśli nie używane są promienie somas pochodzące z MMPS. Otwórz plik skeletonanalysisimagej. py jako plugin Fiji do analizy szkieletu.
Przejrzyj i wprowadź ścieżki dla katalogu masek, katalogu wyjściowego i rozmiaru pikseli, gdy zostaniesz o to poproszony. Po zakończeniu eksportuj wszystkie wygenerowane przez pluginy wyniki jako pliki z wartości
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia oprogramowanie Mapping Microglial Parameters Software (MMPS), platformę open-source zaprojektowaną do ilościowej analizy morfologii mikrogleju. MMPS rozwiązuje problemy z dostępnością i użytecznością obecnych narzędzi analitycznych, oferując przyjazne dla użytkownika rozwiązanie oparte na języku Python, kompatybilne z procesami immunofluorescencji. Oprogramowanie zostało zwalidowane z wykorzystaniem gryzoniowego modelu neuroinflamacji, co potwierdziło jego skuteczność w wykrywaniu zmian morfologicznych związanych z aktywacją mikrogleju.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Immunologia
- Analiza obrazu
Wstęp
- Mikrogleje to komórki odpornościowe ośrodkowego układu nerwowego biorące udział w degradacji i przebudowie tkanek po urazach neurologicznych.
- Ilościowa analiza morfologiczna pozwala na rozróżnienie subpopulacji mikroglejów i zachowanie informacji in situ.
- Istniejące platformy analityczne często wymagają specjalistycznej wiedzy lub nie są ogólnodostępne.
- Istnieje zapotrzebowanie na ustandaryzowane i dostępne narzędzia do analizy morfologii mikroglejów.
Cel badania
- Opracowanie otwartoźródłowego, przyjaznego dla użytkownika oprogramowania do analizy morfologii mikrogleju.
- Umożliwienie półautomatycznej analizy pojedynczych komórek bez konieczności posiadania wiedzy z zakresu programowania.
- Walidacja oprogramowania z wykorzystaniem gryzoni w modelu neurostanu zapalnego.
Zastosowane metody
- Opracowanie MMPS z wykorzystaniem języka Python 3.11.
- Integracja z przepływami pracy w obrazowaniu opartym na immunofluorescencji.
- Implementacja graficznego interfejsu użytkownika w celu zapewnienia łatwej obsługi.
- Walidacja z wykorzystaniem modelu neuroinflamacji indukowanej lipopolisacharydem (LPS) u gryzoni.
Główne wyniki
- MMPS umożliwia półautomatyczną, ilościową analizę morfologii mikrogleju na poziomie pojedynczych komórek.
- Mikroglej z organizmów traktowanych LPS wykazał istotnie zwiększoną powierzchnię somy (p < 0.01).
- Mikroglej z organizmów traktowanych LPS wykazał zmniejszony obwód komórki (p < 0.05) w porównaniu z grupą kontrolną.
- Te zmiany morfologiczne są spójne z aktywacją mikrogleju i neurozapaleniem.
Wnioski
- MMPS zapewnia zestandaryzowaną i powtarzalną platformę do analizy morfologii mikrogleju.
- Oprogramowanie jest dostępne dla użytkowników nieposiadających wiedzy z zakresu programowania.
- MMPS ułatwia porównywanie wyników między laboratoriami oraz zapewnia powtarzalność w badaniach nad mikroglejem.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowa analiza morfologii mikrogleju ma kluczowe znaczenie dla ograniczania ryzyka związanego z celami terapeutycznymi w stanach neurozapalnych oraz dla rozwoju procesu odkrywania leków ukierunkowanych na OUN. Oprogramowanie Mapping Microglial Parameters Software (MMPS) umożliwia standaryzowany i powtarzalny pomiar stanów aktywacji mikrogleju, co zwiększa pewność predykcyjną we wczesnych etapach odkrywania leków oraz w badaniach translacyjnych. Jego dostępność i kompatybilność między laboratoriami eliminują kluczowe wąskie gardła w walidacji celów neuroimmunologicznych oraz w selekcji projektów badawczych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia ilościową analizę aktywacji mikrogleju w modelach istotnych dla przebiegu choroby.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów terapeutycznych poprzez rozróżnianie subtelnych fenotypów morfologicznych.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego w badaniu szlaków neuroimmunologicznych w zaburzeniach OUN.
- Zwiększa pewność prognostyczną w zakresie rozwoju celów związanych z neurozapaleniem.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Standaryzuje analizy morfologii mikrogleju oparte na obrazowaniu w celu uzyskania powtarzalnych wyników.
- Przygotowuje zwalidowane systemy biologiczne do przesiewania związków i profilowania fenotypowego.
- Umożliwia skalowalną, półautomatyczną analizę kompatybilną z procesami immunofluorescencji.
- Wspiera wiarygodną ilościową ocenę wpływu związków na stany mikrogleju.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje odczyty morfologiczne z translacyjnymi biomarkerami neurostanu zapalnego.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną w modelach gryzoni.
- Zmniejsza ryzyko związane z rozwojem zasobów neuroimmunologicznych poprzez dostarczenie solidnych, ilościowych punktów końcowych.
- Wspiera powtarzalność międzybadawczą i międzylaboratoryjną na potrzeby zgłoszeń regulacyjnych.
Integracja potoku i przepływu pracy
MMPS integruje się z kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych, umożliwiając zestandaryzowaną, ilościową analizę morfologii mikrogleju w procesach opartych na immunofluorescencji.
- Biologia odkrywcza: Zapewnia opartą na hipotezach kwantyfikację aktywacji mikrogleju i fenotypów morfologicznych.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki do rozwoju testów i oceny związków.
- Analityka: Generuje pomiary statystyczne (np. powierzchnię somy, obwód komórki) do porównywania warunków i podejmowania decyzji.
- Badania translacyjne: Jest zgodne z preklinicznymi modelami neuroinflamacji w celu zachowania ciągłości biomarkerów.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwach: Oferuje otwartoźródłową, przyjazną dla użytkownika platformę, którą można dostosować do różnych programów badawczych nad OUN.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celów neuroimmunologicznych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje i częściowo automatyzuje analizę morfologiczną, poprawiając powtarzalność i skalowalność.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie świadomych decyzji go/no-go oraz efektywne kapitałowo rozwijanie zasobów w obszarze OUN.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację programów dotyczących neurozapalenia z uwzględnieniem ryzyka, dzięki zastosowaniu rzetelnych punktów końcowych ilościowych.
Kwestie wdrożeniowe
- Optymalne zastosowanie wymaga wiedzy z zakresu obrazowania immunofluorescencyjnego i neurobiologii.
- Wymaga kompatybilnej aparatury obrazującej oraz infrastruktury obliczeniowej do przetwarzania obrazów.
- Wymaga standaryzacji protokołów obrazowania i analizy pomiędzy zespołami w celu zapewnienia powtarzalności.
- Metoda jest dostosowywalna do różnych modeli neuroinflamacji u gryzoni i potencjalnie do innych układów chorób OUN.
- Dokładna kwantyfikacja morfologiczna jest zależna od jakości obrazów oraz doboru parametrów.
