Использование Планшетные сканеры для сбора высокого разрешения Время истек Изображения на Arabidopsis Root гравитропической ответ
25 января 2014 г.
Этот протокол описан способ быстрого сбора изображений Arabidopsis рассаду, реагирующих на стимул тяжести с использованием коммерчески доступных-планшетные сканеры. Метод позволяет недорогой, в больших объемах захвата изображений, поддающихся для алгоритмов вниз по течению анализа с высокой разрешающей способностью.
Общая цель этого видео – проиллюстрировать метод получения изображений с высоким разрешением с помощью сканера реакции корневой тропики в опсисе модельного растения. Чтобы начать этот протокол, семена из назначенного семенного фонда высаживают на чашки Петри, содержащие прозрачную среду После того, как семена прорастут в течение определенного периода времени, чашки Петри извлекаются из камеры роста, подготавливаются к сканированию, а затем помещаются в вертикально ориентированные планшетные сканеры. Затем пластины поворачиваются на 90 градусов и сканируются в течение определенного периода времени.
Изображения сохраняются либо на компьютере, либо на устройстве хранения данных и используются в дальнейшем для обработки изображений. Перед получением изображения подготовьте планшеты, содержащие две отсканированные В растительные ткани. Сначала впитайте скопившийся конденсат на крышке и боковых сторонах пластины AGA салфеткой.
Затем нанесите большое количество Triton X 100, чтобы предотвратить образование конденсата в будущем. Наконец, завершите этот процесс, обернув пластину микропористой лентой, чтобы зафиксировать крышку и позволить вентиляции начать получение изображения. Настройте папки для сохранения изображений в нужном месте.
Имя каждой папки состоит из компиляции метаданных, относящихся к сканируемой информации. В этом примере уникальный id, возраст, размер и запас семян были включены в имена папок. Затем эти метаданные можно скопировать и вставить в имя папки.
Этот протокол предполагает, что для сбора изображений используется более одного сканера, и предоставляет инструкции по подключению нескольких сканеров к одному компьютеру. По этой причине для сохранения изображений настроены три папки. Следующим шагом является установка таймеров на назначенное время сбора.
Поскольку на этом этапе еще предстоит немного подготовки, обязательно установите таймеры на немного больше времени. Далее включаем первый сканер и открываем программу просмотра сканирования. На вкладке ввода установите источник нужного сканера, а в раскрывающемся списке автоповтора — значение «Нет» на вкладке обрезки.
Установите область предварительного просмотра на Максимум и нажмите кнопку предварительного просмотра. Выберите рамку обрезки, которая будет захватывать интересующую область, и установите область предварительного просмотра в положение Рамка обрезки. Затем просмотрите изображение еще раз.
Чтобы сохранить собранные данные в нужном месте, нажмите вкладку вывода и найдите ранее сделанные имена папок, которые соответствуют каждому сканеру. Включите следующий сканер и повторите просмотр сканирования. Настройте направления для двух других сканеров, убедившись, что вы выбрали правильные папки для сохранения данных.
Также важно просмотреть каждую вкладку и убедиться, что все настройки сканера соответствуют желаемым. Наша лаборатория обнаружила, что следующие настройки лучше всего подходят для типа сбора изображений. Однако для разных типов коллекции изображений могут потребоваться другие настройки.
После того, как все настройки будут отмечены, выберите вкладку ввода и установите выпадающий список автоматического повтора в положение непрерывного на всех трех сканерах. Поместите подготовленные пластины в сканеры так, чтобы рассада была ориентирована горизонтально, и временно приложите войлочную сторону фона к пластинам, чтобы обеспечить устойчивость в сканере. Если при выполнении этого протокола с партнером один человек поворачивает пластины на 90 градусов и сразу же ощущает фон зрения, другой человек затем нажимает кнопку сканирования и оба фиксируют фон на сканере с помощью эластичного шнура.
Повторяет этот процесс для второго и третьего сканеров. Полное сканирование каждого изображения должно занять около двух-трех минут. Рекомендуется проверить папки, в которых сохраняются изображения, чтобы убедиться, что все они сохраняются правильно.
Идеально хранить сканеры в месте, где не будет помех во время назначенного временного сканирования. Также целесообразно учитывать условия окружающей среды в области сканирования, чтобы обеспечить идеальные фенотипические реакции. Следующие изображения являются примерами изображений, собранных с помощью метода, описанного в этом видео.
Панели A и B и C и D являются первыми и окончательными изображениями за один период сканирования. A и B показывают полную отсканированную область. В то время как C и D являются обрезанной областью сканируемой области, показывающей одну пластину, можно наблюдать несколько несоответствий.
На рисунке А показаны различия в росте и траектории роста. На рисунке B показано, что пластины могут накапливать конденсат, в то время как изображения C и D считаются хорошими результатами из-за активного роста рассады и качества изображения на протяжении всего цикла. Процедура, описанная в этой статье, вписывается в свою собственную нишу в мире визуализации корней в том смысле, что она отличается высокой пропускной способностью и высоким разрешением, оставаясь при этом относительно доступной.
Дополнительным преимуществом этого подхода является то, что его можно легко настроить в соответствии с потребностями в визуализации конкретной исследовательской группы. Метод также настраивается для визуализации других людей.
Обзор
В данном протоколе описан метод получения изображений высокого разрешения проростков Arabidopsis в ответ на воздействие гравитации с использованием планшетных сканеров. Этот подход экономически эффективен и позволяет собирать большой объем изображений, подходящих для последующего анализа.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Биология растений
- Анализ изображений
- Тропическая реакция корня
Теоретическая часть
- Arabidopsis служит модельным организмом в исследованиях растений.
- Понимание реакций корней на гравитацию имеет решающее значение для изучения развития растений.
- Методы визуализации с высоким разрешением улучшают сбор данных для фенотипического анализа.
- Планшетные сканеры представляют собой доступное решение для высокопроизводительной визуализации.
Цель исследования
- Продемонстрировать метод захвата тропических реакций корня с использованием сканера.
- Облегчить сбор изображений для последующего анализа.
- Предоставить настраиваемый протокол визуализации для исследовательских групп.
Используемые методы
- Семена проращивают на прозрачных средах в чашках Петри.
- Плашки сканируют с помощью вертикально ориентированных планшетных сканеров.
- Для повышения эффективности к одному компьютеру можно подключить несколько сканеров.
- Настройки получения изображений корректируют для достижения оптимальных результатов.
Основные результаты
- Полученные изображения демонстрируют различия в траекториях прорастания и роста.
- Были отмечены проблемы с конденсацией на планшетах, что повлияло на качество изображений.
- Были получены высококачественные изображения, демонстрирующие интенсивный рост проростков.
- Данный метод позволяет проводить высокопроизводительную визуализацию с возможностью настройки параметров.
Выводы
- Данный протокол представляет собой эффективный способ визуализации реакций корней.
- Он может быть адаптирован под различные задачи визуализации в исследовательских условиях.
- Этот подход обеспечивает баланс между стоимостью и эффективностью сбора данных.
Часто задаваемые вопросы
Промышленная значимость для руководителей
Фенотипическая визуализация гравитропического отклика корней с высоким разрешением позволяет снизить механистические риски на ранних этапах валидации мишеней при поиске терапевтических средств на основе растений. Этот недорогой высокопроизводительный метод визуализации повышает прогностическую достоверность исследований функций генов за счет генерации количественных данных с временным разрешением, подходящих для последующего анализа изображений. Данный метод решает проблемы масштабируемости в поисковой биологии, обеспечивая при этом целостность данных для трансляционной преемственности.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы посредством количественного измерения траекторий роста корня как фенотипического показателя функции генов.
- Операционная ценность: обеспечивает биологическую минимизацию рисков за счет высокопроизводительной регистрации 216 индивидуальных ответов в день с разрешением 4,800 dpi.
- Прогностическая ценность: способствует отбору приоритетных проектов в портфеле путем генерации достаточного объема качественных изображений для приложений анализа изображений, позволяющих прояснить вариации траекторий роста.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Подготовка валидированных биологических систем (проростков Arabidopsis на прозрачных средах) для стандартизированных, воспроизводимых рабочих процессов скрининга соединений или генетического скрининга.
- Операционная ценность: Обеспечение готовности анализа за счет автоматизированного получения изображений с интервалом в несколько минут с использованием недорогих планшетных сканеров.
- Ценность масштабируемости: Возможность повторного использования платформы и адаптации в разных группах благодаря настраиваемому дизайну протокола и возможности подключения нескольких сканеров к одному компьютеру.
Трансляционные и доклинические исследования
- Трансляционная ценность: Обеспечивает непрерывность системы, релевантной заболеванию, от этапа открытия до фенотипической количественной оценки тропического ответа корня — консервативного механизма у модельных организмов.
- Механистическое снижение рисков: Уменьшает неопределенность при валидации мишени за счет изоляции независимой переменной (смещение вектора гравитации) и измерения зависимой переменной (корректирующий рост) с высоким временным разрешением.
- Прогностическая достоверность: Обосновывает решения о продвижении проекта с учетом рисков, предоставляя количественные данные, которые позволяют проводить статистический анализ вариаций прорастания и траектории роста.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Данный метод интегрируется в процесс поиска лекарственных средств — от проверки гипотез до идентификации ведущих соединений, предоставляя стандартизированные количественные фенотипические данные, которые служат основанием для принятия решений о целесообразности дальнейшего продолжения работ (go/no-go) на ранних этапах валидации мишени.
- Открыточная биология: способствует проверке гипотез и уточнению сигнальных путей, позволяя наблюдать корректирующий рост корней проростков, смещенных относительно вектора гравитации.
- Скрининг: обеспечивает стандартизацию и воспроизводимость анализа за счет контролируемой подготовки планшетов (предотвращение конденсации с помощью Triton X-100 и микропористой ленты) и единообразных протоколов сохранения изображений.
- Аналитика: позволяет создавать наборы данных в виде серии изображений с разрешением 4 800 dpi, подходящих для количественного измерения траекторий роста и согласованности прорастания.
- Трансляционные исследования: обеспечивают преемственность с доклиническими исследованиями, предоставляя фенотипические показатели, имеющие значение для патологии, в модельной системе, доступной для генетических и фармакологических воздействий.
- Корпоративное повторное использование: функционирует как многократно используемый метод визуализации, а не как одноразовая техника, благодаря низкой стоимости, высокой пропускной способности и простоте адаптации для различных исследовательских групп.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышение достоверности прогнозов при валидации мишеней за счет устранения механистической неоднозначности при фенотипировании гравитропного отклика.
- Операционная ценность: Стандартизация, воспроизводимость и масштабируемость, достигнутые благодаря протоколам автоматического сканирования и именованию папок на основе метаданных для организации данных.
- Стратегическая ценность: Более обоснованные решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), эффективность использования капитала и снижение биологических рисков на поздних стадиях за счет раннего снижения рисков на уровне фенотипа с помощью высокопроизводительной визуализации с высоким разрешением.
- Влияние на портфель: Возможность принятия решений о приоритетности и продвижении проектов с учетом рисков благодаря наличию достаточного объема качественных данных изображений для приложений анализа изображений.
Особенности реализации
- Необходимы специальные научные знания в области биологии растений и протоколов получения изображений для визуализации корней Arabidopsis.
- Требования к оборудованию включают вертикально ориентированные планшетные сканеры с разрешением 4 800 dpi и подключение к одному компьютеру для одновременной работы нескольких сканеров.
- Стандартизация между группами требует единообразного приготовления планшетов (контроль конденсации с помощью Triton X-100 и микропористой ленты) и именования папок на основе метаданных для воспроизводимого сохранения данных.
- При адаптации метода для различных модельных систем необходимо корректировать ориентацию сканера и способ подготовки планшетов в зависимости от размера проростков и условий их роста.
- Практические ограничения включают контроль конденсации на планшетах и обеспечение стабильного положения проростков при повороте на 90 градусов для индуцирования гравитропического ответа.
