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关于干细胞发育的清晰观点

2019-04-08 17:30:16   来源:

今天,追踪单个细胞的发育并在显微镜下发现相关因素并不罕见。但是,阴影或背景变化等损伤会使数据解释复杂化。现在,慕尼黑工业大学(TUM)和HelmholtzZentrumMünchen的研究人员开发了一种软件,可以校正图像,使迄今为止隐藏的开发步骤可见。

当干细胞发育成特化细胞时,会发生多个步骤。但是,在发展道路上的决定性分支中哪些调节蛋白是活跃的?使用所谓的延时显微镜,研究人员可以在非常高的时间分辨率下观察单个细胞,并且使用荧光标记,他们可以精确识别这些蛋白质在细胞中出现的位置。

一旦确定了干细胞,就可以使用细胞跟踪软件在几天内密切观察干细胞。然而,这种“监视工作”经常变得困难。“成像数据经常受到不规则亮度和褪色背景的影响,”HeltholtzZentrumMünchen计算生物学研究所(ICB)工作组定量单细胞动力学博士Carsten Marr博士解释道。“当细胞选择特定的发育方向时,这就很难或不可能检测出决定性的蛋白质,即所谓的转录因子。”

存在滤除这些伪像的算法,但它们需要专门准备的参考图像,每个数据集的许多图像或复杂的手动调整。此外,现有方法都没有改变背景随时间的改变,这妨碍了单个细胞的定量。

算法消除了背景变化

现在,慕尼黑Helmholtz Zentrum的Carsten Marr博士团队成员彭廷英博士和慕尼黑工业大学计算机辅助医疗程序和增强现实主席Nassir Navab教授介绍了一种算法,该算法仅使用一个修正这些文物。每个数据集的图像很少。

该软件名为“BaSiC”,可免费使用。它与生物成像中常用的许多图像格式兼容,包括从许多较小的图像拼接在一起的马赛克,并用于例如渲染大的组织区域。“然而,与其他程序相反,”彭博士解释说,“BaSiC可以纠正延时视频背景的变化。这使得它成为干细胞研究人员的一个有价值的工具,他们想要尽早发现特定转录因子的外观。 “。

将重要细节带入光明

新的图像校正程序如何改善科学家用血液干细胞的延时视频证明的个体干细胞发育步骤的分析。他们录制了视频,以便在六天的时间跨度内观察细胞。在该观察期间的某一点,未分化的前体细胞在两种可能的发育粘性之间进行选择,这导致形成不同的成熟血细胞。

在使用BaSiC校正的图像中,研究人员可以确定两种细胞系之一中特定转录因子强度的显着增加,而其他细胞系中蛋白质的量保持不变。没有图像校正,差异无法确定。

“使用BaSiC,我们能够看到重要的决定因素,否则会被噪音淹没,”Nassir Navab说。“这项研究的长期目标是以有针对性的方式促进影响干细胞的发育,例如为热攻击患者培养新的心肌细胞。新的观察可能性使我们更接近这一点目标。”