Standartlaştırılmış hazırlığın görüntüleme kalitesi üzerindeki etkisi
Cihazın hücre görüntü katmanını güvenilir bir şekilde konumlandırabilmesini sağlamak için plaka parametreleri yapılandırılmıştır. Orta derecede konfluensle tek bir hücre katmanı şeklinde hazırlanan örnekler, farklı objektif büyütmelerinde görüntü odağını kolaylaştırmış; görüntü tanıma ve kantitatif analizi iyileştirmiştir. Standardize edilmiş örnek hazırlama ve optimize edilmiş plaka parametreleri; kenar etkilerini, hücre örtüşmelerini ve düşük kaliteli görüntülemeye neden olan diğer faktörleri etkili bir şekilde en aza indirmiştir (Şekil 1).
Görüntü hesaplama yöntemi fonksiyonlarının karşılaştırılması
Canlı ve ölü hücreleri ayırt etmek için PI/Hoechst 342 çift boyama yöntemi kullanılmıştır. Çok Dalga Boylu Hücre Sayımı, Canlı-Ölü ve CME yöntemleri, nesneleri floresans yoğunluğuna ve nesne boyutuna göre tanımlayarak bu görüntüleri başarıyla işlemiş, buna karşın ImageJ nesneleri gri tonlamalı değerlere göre tanımlamıştır. Bu yöntemlerle elde edilen işaretleme sonuçları genel olarak karşılaştırılabilir niteliktedir (Şekil 3A–E).
Çok Dalga Boylu Hücre Sayımı yöntemi, tüm hücrelerin tanımlanması için nükleer boyama gerektirmiştir (Şekil 4A). Bu yöntem, 7 görüntüleme kanalına kadar işlem yapabilir ve hücre sayısı, alan ve optik yoğunluk dahil olmak üzere çeşitli parametreleri hesaplayabilir.
Canlı-Ölü yöntemi, Çok Dalga Boylu Hücre Sayımı yönteminden daha esnekti. Her iki kanal da tüm hücreleri, canlı hücreleri veya ölü hücreleri belirlemek için nükleer boyama, sitoplazmik boyama veya kombine nükleer-sitoplazmik boyama modülleri sunmaktadır. Temas eden nesneleri ayırma (Split touching objects) fonksiyonu, üst üste binen nesneleri ayırarak hücre sayısının, alanın ve optik yoğunluğun hesaplanmasını sağlar. Bununla birlikte, yalnızca çift kanallı verileri işlediği için, özellikle PI/Hoechst 342 çift boyalı hücre canlılığı analizleri için oldukça uygundu (Şekil 4B).
CME yöntemi, kullanıcı tarafından tanımlanan görüntü işleme mantığına dayanmaktaydı. İşlenen kanal sayısı, elde edilen kanal sayısına karşılık geliyordu. Safsızlıkları ve diğer girişim kaynaklarını ortadan kaldırmak için; Delikleri Doldur (Fill Holes), Nesneleri Ters Çevir (Invert Objects), Nesneleri Büyüt (Grow Objects), Nesneleri Küçült (Shrink Objects), Mantıksal İşlemler (Logical Operations), Kenar Nesnelerini Kaldır (Remove Border Objects), İşaretli Nesneleri Tut (Keep Marked Objects), Temas Etmeden Nesneleri Büyüt (Grow Objects without Touching), Nesne Merkezlerini İşaretle (Mark Object Centers), Watershed, İşaretli Nesneleri Kaldır (Remove Marked Objects) ve Maske Filtresi (Filter Mask) gibi fonksiyonlar kullanılarak tanıma sonuçları geliştirilmiştir. Bu yöntem ayrıca, çok boyutlu analizler için çok sayıda nesne parametresinin hesaplanmasına olanak sağlamıştır.
ImageJ, birden fazla kanalı eş zamanlı olarak işlemedi. Belirgin arka plan varyasyonuna sahip görüntü paketleri için manuel işlem ve eşik ayarı gerekti, bu da sübjektifliği artırarak tekrarlanabilirliği azalttı.
İşleme sonuçlarındaki farkların analizi
Görüntü işleme yöntemlerinin karşılaştırmalı analizi; Çok Dalga Boylu Hücre Sayımı, Canlı-Ölü, CME, ImageJ ve geleneksel manuel sayım yöntemleri arasında 9 görüş alanı boyunca toplam hücre sayıları, ölü hücre sayıları veya ölü-tüm hücre oranında anlamlı bir fark olmadığını göstermiştir (Şekil 5A–C, Ek Dosya 1).
Benzer şekilde, Çok Dalga Boylu Hücre Puanlaması, Canlı-Ölü, CME ve ImageJ yöntemleri arasında ölü hücre alanının toplam hücre alanına oranı bakımından anlamlı bir fark gözlemlenmemiştir. Ancak, 81 görüş alanından elde edilen verilere dayanarak, Çok Dalga Boylu Hücre Puanlaması, Canlı-Ölü ve CME yöntemleri arasında ölü hücrelerin ortalama floresan yoğunluğunun tüm hücrelerin yoğunluğuna oranı bakımından anlamlı bir fark gözlemlenmiştir (Şekil 5D–F).
Bu bulgulara dayanarak, Yüksek İçerikli Görüntüleme Sistemi için standartlaştırılmış bir iş akışı oluşturulmuştur (Şekil 6).

Şekil 1Düşük kaliteli görüntüleme sonuçları. (A) Görüş alanı kuyucuk kenarına yakındır ve kuyucuk kenarının gölgelerini (bu durumda BV2 hücrelerini) ortaya çıkarmaktadır. (Ba ve b okları, aşırı hücre konfluensinin yanı sıra ikinci bir tabakanın veya bazı yüzen hücrelerin mevcut olduğu DAPI kanalı ve TL kanalıyla hücrelerin örtüşmesini göstermektedir.C) Görüş alanında hücre yoktur; plaka parametreleri yanlıştır; odak hücre tabakasında değildir veya hücreler boyanmamıştır, bu nedenle bu görüş alanında görüntü yoktur. Ölçek çubuğu = 100 µm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2Görüntüleme parametre ayarları. (A) a oku, bit derinliği simgesini göstermektedir. (B) b oku, Gölgeleme Düzeltmesinin konumunu belirtmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3Birkaç farklı yöntemle belirlenen aynı görüş alanının sonuçları. (A) Çok Dalga Boylu Hücre Sayımı maske sonuçları: gri ve kırmızı alanlar DAPI kanalında tanımlanan tüm hücre çekirdeklerini, kırmızı alan ise Cy3 kanalında tanımlanan ölü hücre çekirdeklerini temsil etmektedir. (B) Canlı-Ölü maske sonuçları: yeşil ve kırmızı alanlar DAPI kanalında tanımlanan tüm hücre çekirdeklerini, kırmızı alan ise Cy3 kanalında tanımlanan ölü hücre çekirdeklerini temsil etmektedir. (C) CME mask sonucu: sarı ve mavi alanlar DAPI kanalında tanımlanan tüm hücre çekirdeklerini, mavi alan ise Cy3 kanalında tanımlanan ölü hücre çekirdeklerini temsil eder. (D) DAPI kanalındaki ImageJ maske sonucu. (E) Cy3'teki ImageJ maske sonucu. Ölçek çubuğu = 100 µm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4Kısmi parametre ayarları sayfaları. (Aa ile belirtilen konum, Çok Dalga Boylu Hücre Skorlamasının ilk kanalının yalnızca çekirdeği seçebildiğini göstermektedir;B) b ve c, Live-Dead'in yalnızca iki kanalı işleyebildiğini ve ölü ve canlı hücreler için PI/Hoechst 3342 çift boyamasını desteklediğini göstermektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5Floresan görüntü işleme sonuçlarındaki farklılıklar. (A) Beş farklı işlem yöntemi arasındaki tüm hücre sayımı farkları. (B) Beş farklı işlem yöntemi arasındaki ölü hücre sayıları farkları. (C) Beş farklı işlem yöntemi arasında, ölü hücrelerin tüm hücrelere oranındaki farklılıklar. (D) Dört işlem yöntemi arasında ölü hücrelerin tüm hücrelere oranındaki farklar. (E) Dört farklı işlem yöntemi arasında, ölü hücre alanının toplam hücre alanına oranındaki farklar. (F) Dört farklı işleme yöntemi genelinde, ölü hücrelerin ortalama floresans yoğunluğunun tüm hücrelere oranındaki farklar. Grafiklerdeki tüm hata çubukları standart sapmaları temsil etmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6Standart uygulama prosedürü. Numune hazırlama, floresan boyama, yüksek içerikli görüntüleme, görüntü işleme, görüntü dışa aktarımı ve veri analizine yönelik standartlaştırılmış prosedürü özetleyen iş akışı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Dosya 1. Şekil 5'te sunulan hücre sayısı, alanı ve floresan yoğunluğu analizine ait ham veriler. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.