Das Forschungsteam verkürzt die Scanzeiten um 88 % mithilfe der MetaMorph Microscopy Automation and Image Analysis Software

Die Herausforderung

Die Hauptforschungsgebiete des Teams vom Laboratory of Mucosal Barrier Pathobiology am Department of Pathology im Brigham and Women’s Hospital an der Harvard Medical School sind die Biologie von Epithelien und Schleimhäuten, die Physiologie gastrointestinaler Krankheiten und die Mechanismen der Regulation von Tight Junctions auf molekularer Ebene. Im Rahmen ihrer Arbeit haben Dr. Turner, Professor of Pathology and Medicine, und seine Kollegen Gewebe-Mikroarrays eingesetzt, die eine Immunfärbung von 40 oder 50 Proben auf einem Objektträger ermöglichen. Leider stand ihnen in ihrem Labor kein kommerziell erhältliches schlüsselfertiges System zum Scannen von Objektträgern zur Verfügung, und auch keine der von ihnen genutzten zentralen Einrichtungen verfügte über ein Fluoreszenz-Scan-System für Objektträger. Alternative Lösungen erforderten das Scannen des gesamten Objektträgers, einschließlich vieler Bereiche, auf denen kein Gewebe vorhanden war, was mehr als 24 Stunden pro Objektträger in Anspruch nahm. Das Forschungsteam versuchte, ein leicht einsetzbares, automatisiertes Objektträger-Scan-System zu entwickeln, das die Auswahl einer unendlichen Anzahl einzelner Regionen von Interesse (regions of interest, ROIs) ermöglicht und die Fokussierung effektiver gestaltet. Darüber hinaus benötigten sie ein System, das benutzerfreundlich ist, die einfache Konfiguration von Variablen wie Fluoreszenzkanälen und Belichtungszeiten ermöglicht sowie Unterstützung bei der ROI-Auswahl und Bildüberprüfung bietet.

Die Lösung

Mit der Unterstützung von Molecular Devices entwickelte das Team von Dr. Turner eine Reihe von benutzerdefinierten Journalen, die das ScanSlide Modul mit integrieren, die zusammenarbeiten und auf die über eine vereinigte Taskleiste zugegriffen wird, welche den Benutzer anleitet. Dieses Protokoll ermöglicht:

• das automatisierte Scannen vieler verschiedener ROIs
• die assistierte Auswahl von ROIs
• das benutzerspezifisch anpassbare und zuverlässige Fokussieren
• die einfache, halbautomatisierte und schnelle Überprüfung von Vorschaubildern
• das automatisierte Zusammenfügen qualitativ hochwertiger Abbildungen

Dadurch kann das Team von Dr. Turner jetzt den objektiven Scan eines Objektträgers mit vierzig 3 Millimeter großen Gewebeproben bei 20-facher Vergrößerung mit fünf Kanälen in weniger als 4 Stunden durchführen. Dr. Turner erklärt: "Dies ist im Vergleich zu mikroskopbasierten kommerziellen Systemen sehr vorteilhaft. Da das System von MetaMorph gesteuert wird, kann jeder Aspekt des Systems, einschließlich der Imaging-Modi, der verwendeten Objektive, Beleuchtungsquellen, Filter und Kameras, vollkommen flexibel verändert werden. Vor kurzem haben wir zum Beispiel eine zuschaltbare Lichtquelle (Lumencore Aura III), ein motorisiertes Emissionsfilterrad (Ludl) und einen Mehrkanal-Dichroic (Semrock) eingebaut, um die Zeit zu sparen, die beim Wechsel der Filterwürfel am Mikroskop verloren geht (\~1 Sekunde pro Wechsel). Das verkürzte unsere Imaging-Zeit um eine weitere Stunde.“

MetaMorph Software zur Mikroskopie-Automatisierung und Bildanalyse [Eingestellt]

Details

Verwendete Produkte

Die MetaMorph® Software zur Mikroskopie-Automatisierung und Bildanalyse ist der Branchenstandard für automatisierte Mikroskoperfassung, Gerätesteuerung und Bildanalyse. Sie verschafft Mikroskopierern seit mehr als 25 Jahren ein besseres Verständnis von Zellmorphologie, -funktion und -verhalten. Sie verbindet auf ideale Weise andersartige Fluoreszenzmikroskophardware und Peripheriegeräte zu einer einzigen, benutzerdefinierten Workstation und bietet gleichzeitig alle Werkzeuge für wichtige Analysen erfasster Bilder. Die Software bietet viele benutzerfreundliche Anwendungsmodule für spezifische biologische Analysen, wie z. B. die Signaltransduktion in Zellen.

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Die Ergebnisse

• Dieses System hat es den Forschern ermöglicht, zahlreiche Gewebe-Mikroarrays von Mausexperimenten (Graham et al., 2019; Kuo et al., 2019; Nalle et al., 2019; Raju et al., 2020) und Humanbiopsien (Turner, 2020) zu scannen
• Über 5.000 gescannte Bilder wurden im öffentlich zugänglichen Atlas des Darmtransports zusammengestellt (https://jrturnerlab.com/database-viewer/atlas-of-intestinal-transport/)
• Die Journale und die Veröffentlichung in Current Protocols (Abtahi et al., 2021) sowie eine Videoanleitung können unter folgender Adresse eingesehen und heruntergeladen werden: https://jrturnerlab.com/publication/a-simple-method-for-creating-a-high%e2%80%90content-microscope-for-imaging-multiplexed-tissue-microarrays/