Name: Imagem de cálcio baseada em fluorescência em culturas epiteliais primárias das vias aéreas humanas usando segmentação celular automatizada (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-05-22T12:25:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Aprenda a realizar imagem de cálcio em células epiteliais das vias aéreas usando segmentação automatizada por aprendizado de máquina. Este método permite análise de alta resolução em nível de célula única para estudos de sinalização celular.

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<ol><li>Bootman, M. D., Bultynck, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamentals+of+cellular+calcium+signaling%3A+A+primer%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harb+Perspect+Biol%22%5BJournal%5D)">Fundamentals of cellular calcium signaling: A primer.</a> Cold Spring Harb Perspect Biol. 12 (1), a038802(2020).</li>
<li>Jairaman, A., Prakriya, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+signaling+in+airway+epithelial+cells%3A+Current+understanding+and+implications+for+inflammatory+airway+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Calcium signaling in airway epithelial cells: Current understanding and implications for inflammatory airway disease.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 44 (4), 772-783 (2024).</li>
<li>Sammels, E., Parys, J. B., Missiaen, L., De Smedt, H., Bultynck, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+Ca2%2B+storage+in+health+and+disease%3A+a+dynamic+equilibrium%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Calcium%22%5BJournal%5D)">Intracellular Ca2+ storage in health and disease: a dynamic equilibrium.</a> Cell Calcium. 47 (4), 297-314 (2010).</li>
<li>Mao, T., O'Connor, D. H., Scheuss, V., Nakai, J., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+subcellular+targeting+of+GCaMP-type+genetically+encoded+calcium+indicators%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Characterization and subcellular targeting of GCaMP-type genetically encoded calcium indicators.</a> PLoS One. 3 (3), e1796(2008).</li>
<li>Ren, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melatonin+protects+RPE+cells+from+necroptosis+and+NLRP3+activation+via+promoting+SERCA2-related+intracellular+Ca2%2B+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Phytomedicine%22%5BJournal%5D)">Melatonin protects RPE cells from necroptosis and NLRP3 activation via promoting SERCA2-related intracellular Ca2+ homeostasis.</a> Phytomedicine. 135, 156088(2024).</li>
<li>Dwivedi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+TMEM16A+blockers+benzbromarone+and+MONNA+cause+intracellular+Ca2%2B+release+in+mouse+bronchial+smooth+muscle+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">The TMEM16A blockers benzbromarone and MONNA cause intracellular Ca2+ release in mouse bronchial smooth muscle cells.</a> Eur J Pharmacol. 947, 175677(2023).</li>
<li>Barreto-Chang, O. L., Dolmetsch, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+imaging+of+cortical+neurons+using+Fura-2+AM%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Calcium imaging of cortical neurons using Fura-2 AM.</a> J Vis Exp. 23, e1067(2009).</li>
<li>Hirst, R. A., Harrison, C., Hirota, K., Lambert, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+%5BCa2%2B%5Di+in+whole+cell+suspensions+using+fura-2%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Measurement of [Ca2+]i in whole cell suspensions using fura-2.</a> Methods Mol Biol. 114, 31-39 (1999).</li>
<li>Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+non-disruptive+technique+for+loading+calcium+buffers+and+indicators+into+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A non-disruptive technique for loading calcium buffers and indicators into cells.</a> Nature. 290 (5806), 527-528 (1981).</li>
<li>Di Virgilio, F., Steinberg, T. H., Swanson, J. A., Silverstein, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fura-2+secretion+and+sequestration+in+macrophages.+A+blocker+of+organic+anion+transport+reveals+that+these+processes+occur+via+a+membrane+transport+system+for+organic+anions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Immunol%22%5BJournal%5D)">Fura-2 secretion and sequestration in macrophages. A blocker of organic anion transport reveals that these processes occur via a membrane transport system for organic anions.</a> J Immunol. 140 (3), 915-920 (1988).</li>
<li>Liao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+Ca2%2B+indicator+for+long-term+tracking+of+intracellular+calcium+flux%5BTitle%5D)+AND+%22BioTechniques%22%5BJournal%5D)">A novel Ca2+ indicator for long-term tracking of intracellular calcium flux.</a> BioTechniques. 70 (5), 271-277 (2021).</li>
<li>Kageyama, T., Ito, T., Tanaka, S., Nakajima, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+and+immunological+barriers+in+the+lung%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Immunopathol%22%5BJournal%5D)">Physiological and immunological barriers in the lung.</a> Semin Immunopathol. 45 (4), 533-547 (2024).</li>
<li>Quach, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+human+fetal+lung+atlas+reveals+the+temporal+dynamics+of+epithelial+cell+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Early human fetal lung atlas reveals the temporal dynamics of epithelial cell plasticity.</a> Nat Commun. 15 (1), 5898(2024).</li>
<li>Deprez, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+single-cell+atlas+of+the+human+healthy+airways%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">A single-cell atlas of the human healthy airways.</a> Am J Respir Crit Care Med. 202 (12), 1636-1645 (2020).</li>
<li>Prescott, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+of+in+vitro+air-liquid+interface+culture+models+of+the+human+airway+epithelium+evaluating+cellular+heterogeneity+and+gene+expression+at+single+cell+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Res%22%5BJournal%5D)">A comparative study of in vitro air-liquid interface culture models of the human airway epithelium evaluating cellular heterogeneity and gene expression at single cell resolution.</a> Respir Res. 24 (1), 213(2023).</li>
<li>Gunawardena, T. N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+electrophysiological+and+fluorescence-based+measurements+of+modulator+efficacy+in+nasal+epithelial+cultures+derived+from+people+with+cystic+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">Correlation of electrophysiological and fluorescence-based measurements of modulator efficacy in nasal epithelial cultures derived from people with cystic fibrosis.</a> Cells. 12 (8), 1174(2023).</li>
<li>Laselva, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+rescue+of+c.3846G%3EA+%28W1282X%29+in+patient-derived+nasal+cultures+achieved+by+inhibition+of+nonsense-mediated+decay+and+protein+modulators+with+complementary+mechanisms+of+action%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cyst+Fibros%22%5BJournal%5D)">Functional rescue of c.3846G>A (W1282X) in patient-derived nasal cultures achieved by inhibition of nonsense-mediated decay and protein modulators with complementary mechanisms of action.</a> J Cyst Fibros. 19 (5), 717-727 (2020).</li>
<li>Terrance, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Primary+human+nasal+epithelial+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Primary human nasal epithelial cell culture.</a> Methods Mol Biol. 2725, 213-223 (2024).</li>
<li>Karp, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+model+of+differentiated+human+airway+epithelia.+Methods+for+establishing+primary+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">An in vitro model of differentiated human airway epithelia. Methods for establishing primary cultures.</a> Methods Mol Biol. 115, 115-137 (2002).</li>
<li>Perniss, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+succinate%2FSUCNR1-brush+cell+defense+program+in+the+tracheal+epithelium%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">A succinate/SUCNR1-brush cell defense program in the tracheal epithelium.</a> Sci Adv. 9 (31), eadg8842(2023).</li>
<li>Sehgal, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+the+sarco%2Fendoplasmic+reticulum+%28ER%29+Ca2%2B-ATPase+by+thapsigargin+analogs+induces+cell+death+via+ER+Ca2%2B+depletion+and+the+unfolded+protein+response%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Inhibition of the sarco/endoplasmic reticulum (ER) Ca2+-ATPase by thapsigargin analogs induces cell death via ER Ca2+ depletion and the unfolded protein response.</a> J Biol Chem. 292 (48), 19656-19673 (2017).</li>
<li>Cal 520® AM. , AAT Bioquest Inc. 
 <a target="_blank" href="https://www.aatbio.com/products/cal-520-am">https://www.aatbio.com/products/cal-520-am</a> (2025).</li>
<li>Fluo 4® AM. , AAT Bioquest Inc. 
 <a target="_blank" href="https://www.aatbio.com/products/fluo-4-am?unit=20552">https://www.aatbio.com/products/fluo-4-am?unit=20552</a> (2025).</li>
<li>Zaderer, V., Hermann, M., Lass-Flörl, C., Posch, W., Wilflingseder, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turning+the+world+upside-down+in+cellulose+for+improved+culturing+and+imaging+of+respiratory+challenges+within+a+human+3D+model%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">Turning the world upside-down in cellulose for improved culturing and imaging of respiratory challenges within a human 3D model.</a> Cells. 8 (10), 1292(2019).</li>
<li>Becker, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Live+imaging+of+airway+epithelium+reveals+that+mucociliary+clearance+modulates+SARS-CoV-2+spread%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Live imaging of airway epithelium reveals that mucociliary clearance modulates SARS-CoV-2 spread.</a> Nat Commun. 15 (1), 9480(2024).</li>
<li>Paredes, R. M., Etzler, J. C., Watts, L. T., Lechleiter, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+calcium+indicators%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Chemical calcium indicators.</a> Methods. 46 (3), 143-151 (2008).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Placa de 24 poços &nbsp;</td><td>Thermofisher&nbsp;</td><td>142475</td><td></td></tr><tr><td>Inserts transwell de 24 poços &nbsp;</td><td>Corning&nbsp;</td><td>CLS3470-48EA</td><td></td></tr><tr><td>Microplacas de poliestireno preto com fundo plano transparente de 96 poços e tratadas com TC</td><td>Corning&nbsp;</td><td>3603</td><td></td></tr><tr><td>Cal-520 AM</td><td>AAT Bioquest&nbsp;</td><td>21130</td><td>Alicotado e armazenado em -20°C; C, dissolvido no DMSO</td></tr><tr><td>Software de Suíte de Cálcio</td><td>O código pode ser solicitado entrando em contato com nosso grupo de laboratório</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EMEM, 1xs</td><td>Wisent&nbsp;</td><td>320-005-CL</td><td>Armazenado em 4&deg; C&nbsp;</td></tr><tr><td>Soro Fetal Bovino&nbsp;</td><td>Wisent&nbsp;</td><td>080-450</td><td>Alicotado e armazenado em -20°C; C</td></tr><tr><td>Fluo-4 AM & nbsp;</td><td>AAT Bioquest&nbsp;</td><td>20550</td><td>Alicotado e armazenado em -20°C; C, dissolvido no DMSO</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Bioshop</td><td>HEP001.5</td><td>Armazenado à temperatura ambiente</td></tr><tr><td>Hoechst&nbsp;</td><td>Thermofisher&nbsp;</td><td>H3570</td><td>Armazenado em 4&deg; C&nbsp;</td></tr><tr><td>Linha Celular Epitelial Epitelial Humana de Adeoncarcinoma Colorretal &nbsp;</td><td>ATCC</td><td>HTB-55</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de Magnésio &nbsp;</td><td>Sigma&nbsp;</td><td>7786-30-3</td><td>Armazenado à temperatura ambiente</td></tr><tr><td>Micro-prato 35mm, fundo de vidro baixo</td><td>Ibidi&nbsp;</td><td>80137</td><td>Armazenado em temperatura ambiente&nbsp;</td></tr><tr><td>Solução de Penicilina-Estreptomicina</td><td>Wisent&nbsp;</td><td>450-200-EL</td><td>Armazenado em 4&deg; C</td></tr><tr><td>Solução salina tamponada com fosfato (PBS)</td><td>Wisent&nbsp;</td><td>3111-010-CL</td><td>Armazenado em temperatura ambiente&nbsp;</td></tr><tr><td>Cloreto de potássio&nbsp;</td><td>Sigma&nbsp;</td><td>7447-40-7</td><td>Armazenado em temperatura ambiente&nbsp;</td></tr><tr><td>Probenecid&nbsp;</td><td>Thermofisher</td><td>P36400</td><td>Alicotado e armazenado em -20°C; C, solúvel em água &nbsp;</td></tr><tr><td>cloreto de sódio &nbsp;</td><td>Bioshop&nbsp;</td><td>SOD004</td><td>Armazenado em temperatura ambiente&nbsp;</td></tr><tr><td>Thapsigargin&nbsp;</td><td>Thermofisher</td><td>T7458</td><td>Alicotado e armazenado em -20°C; C dissolvido em DMSO&nbsp;</td></tr><tr><td>TripLE Express Enzyme (1X), fenol vermelho &nbsp;</td><td>Thermofisher</td><td>12605010</td><td>Armazenado em 4&deg; C</td></tr></tbody></table>

imagem de cálcio baseada em fluorescência em culturas epiteliais primárias das vias aéreas humanas usando segmentação celular automatizada

Fluorescence-Based Calcium Imaging in Primary Human Airway Epithelial Cultures Using Automated Cell Segmentation

Imagem de cálcio baseada em fluorescência em culturas epiteliais primárias das vias aéreas humanas usando segmentação celular automatizada

Calcium signaling is critical in a multitude of biological processes, reinforcing the need to develop methods to study calcium flux in primary tissue. The ...

fluorescence-based-calcium-imaging-primary-human-airway-epithelial

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Biology

Biologia

Fluorescência baseada em Medição da loja operada entrada de cálcio em células vivas: a partir de células cancerosas cultivadas em fibra muscular esquelética

Aqui um romance região do protocolo de análise de juros com base na classificação elipses melhor ajuste atribuídos a regiões de sinal positivo dentro de sequências de imagens de lapso de tempo bidimensional é demonstrada. Este algoritmo pode permitir que os investigadores a analisar exaustivamente sinais fisiológicos Ca + 2 com entrada mínima do usuário e preconceito.

Automated Análise de Ca dinâmico<sup&gt; 2 +</sup&gt; Sinais em seqüências de imagens

Aqui apresentamos técnicas para imagens de eventos locais de Ca2+ mediados por IP3 usando microscopia de fluorescência em células intactas de mamíferos carregadas com indicadores de Ca2+, juntamente com um algoritmo que automatiza a identificação e análise desses eventos.

Imagem local Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Sinais em células de mamíferos em cultura

O protocolo introduzido aqui permite a caracterização da capacidade pulmonar localizador de linfócitos humanos primários sob condições inflamatórias em vivo. Infiltração pulmonar de enviaram transferidas células imunes humanas em um modelo do rato da inflamação alérgica pode ser fotografada e quantificada por microscopia de fluorescência de luz-folha de tecido pulmonar quimicamente limpo.

Avançado de imagem do pulmão Homing linfócitos humanos em um Experimental em modelo Vivo de inflamação alérgica baseada em microscopia de luz-folha

Nós apresentamos um protocolo para fazer medidas dinâmicas do pH líquido da superfície da via aérea circunstâncias finas da película usando um Plate-Reader.

Real-tempo, semi-automatizado de medição fluorescente do pH líquido de superfície das vias aéreas das células epiteliais das vias aéreas humanas primárias

Apresentamos um protocolo de duas partes que combina imagens fluorescentes de cálcio com hibridização in situ, permitindo que o experimentador correlacione padrões de atividade de cálcio com perfis de expressão genética em um nível unicelular.

Imagem fluorescente de cálcio e subsequente hibridização em Situ para caracterização do precursor neuronal em xenopus laevis

Este protocolo descreve a coleta, expansão e diferenciação de células epiteliais nasais para modelos de células epiteliais organotípicas das vias aéreas e quantificação da frequência de batimentos de cílios por meio de imagens de células vivas e scripts personalizados.

Coleta, Expansão e Diferenciação de Modelos Primários de Células Epiteliais Nasais Humanas para Quantificação da Frequência de Batimento de Cílios

O protocolo descreve um bioreator habilitado para imagem que permite a remoção seletiva do epitélio endógeno da traqueia de rato e distribuição homogênea de células exógenas na superfície do lúmen, seguida pela cultura in vitro de longo prazo da construção do tecido celular.

Bioreator guiado por imagem para geração de tecido das vias aéreas bioengenharia

A doença cardiovascular é a principal causa de morte em todo o mundo. A calcificação vascular contribui substancialmente para a carga de morbidade e mortalidade cardiovascular. Este protocolo descreve um método simples para quantificar a precipitação de cálcio mediada por células musculares lisas vasculares in vitro por imagem fluorescente.

Um método semi-automatizado e reprodutível de base biológica para quantificar a deposição de cálcio in vitro

Desenvolvemos uma técnica de processamento tecidual utilizando tecido pulmonar embebido em vibratótomo e agarose para gerar cortes pulmonares, permitindo a aquisição de imagens de alta resolução da arquitetura pulmonar. Empregamos a coloração de imunofluorescência para observar a expressão proteica espacial usando marcadores estruturais pulmonares específicos.

Secção Automatizada por Vibratomo de Tecido Pulmonar Incorporado em Agarose para Imagem por Fluorescência Multiplex

Aqui, apresentamos um dispositivo inovador que aplica formas de onda de deformação isotrópicas e uniaxiais às células, enquanto apoia o cultivo em substratos com rigidez sintonizável e matrizes proteicas personalizáveis. Essa plataforma simples e econômica permite que pesquisadores investiguem como pistas mecânicas regulam a função celular tanto em estudos fundamentais quanto em contextos relevantes para doenças.

Uma plataforma inovadora para alongamento celular in vitro e imagem

Aprenda a realizar imagem de cálcio em células epiteliais das vias aéreas usando segmentação automatizada por aprendizado de máquina. Este método permite análise de alta resolução em nível de célula única para estudos de sinalização celular.

Imagem de cálcio baseada em fluorescência em culturas epiteliais primárias das vias aéreas humanas usando segmentação celular automatizada (Vídeo) | JoVE Journal

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