$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Standardize hazırlanmanın görüntüleme kalitesi üzerindeki etkisi
Enstrümanın hücre görüntü katmanını güvenilir bir şekilde konumlandırabilmesini sağlamak için plaka parametreleri yapılandırılmıştır. Orta düzeyde konfluensle tek bir hücre katmanı olarak hazırlanan örnekler, farklı objektif büyütmelerinde görüntü odaklamasını kolaylaştırmış; görüntü tanımayı ve kantitatif analizi iyileştirmiştir. Standartlaştırılmış örnek hazırlama ve optimize edilmiş plaka parametreleri; kenar etkilerini, hücre örtüşmelerini ve düşük kaliteli görüntülemeye yol açan diğer faktörleri etkili bir şekilde minimize etmiştir (Şekil 1).
Görüntü hesaplama yöntemi fonksiyonlarının karşılaştırılması
Canlı ve ölü hücreleri ayırt etmek için PI/Hoechst 33342 çift boyama yöntemi kullanılmıştır. Çok Dalga Boylu Hücre Puanlama, Canlı-Ölü ve CME yöntemleri, nesneleri floresan yoğunluğuna ve nesne boyutuna göre tanımlayarak bu görüntüleri başarıyla işlemiş; ImageJ ise nesneleri gri tonlamalı değerlere göre tanımlamıştır. Bu yöntemlerle elde edilen işaretleme sonuçları genel olarak karşılaştırılabilir düzeydedir (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 parametreleri hesaplayabilir.
Live-Dead yöntemi, Çok Dalga Boylu Hücre Sayımı (Multi-Wavelength Cell Scoring) yöntemine göre daha esnekleydi. Her iki kanal da tüm hücreleri, canlı hücreleri veya ölü hücreleri tanımlamak için nükleer boyama, sitoplazmik boyama veya kombine nükleer-sitoplazmik boyama modülleri sunmaktadır. Split touching objects işlevi, örtüşen nesneleri ayırarak hücre sayısının, alanının ve optik yoğunluğunun hesaplanmasına olanak tanır. Bununla birlikte, yalnızca çift kanal verilerini işlediği için, özellikle PI/Hoechst 33342 çift boyalı hücre canlılık analizleri için oldukça uygundu (Şekil 4B).
CME yöntemi, kullanıcı tanımlı görüntü işleme mantığına dayanıyordu. 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 iyileştirildi. Bu yöntem aynı zamanda, çok boyutlu analizler için birden fazla nesne parametresinin hesaplanmasına olanak sağladı.
ImageJ, çoklu kanalları eş zamanlı olarak işlemedi. Önemli miktarda arka plan varyasyonu içeren görüntü paketleri için manuel işlem ve eşik ayarı gereklilikleri ortaya çıktı, bu da subjektiviteyi artırıp tekrarlanabilirliği azalttı.
İşleme sonuçlarındaki farklılıkların analizi
Görüntü işleme yöntemlerinin karşılaştırmalı analizi; Multi-Wavelength Cell Scoring, Live-Dead, CME, ImageJ ve geleneksel manuel sayım yöntemleri arasında, 9 görüş alanı boyunca toplam hücre sayımları, ölü hücre sayımları veya ölü hücrelerin toplam hücrelere oranı açısından anlamlı bir fark olmadığını göstermiştir (Şekil 5A–C, Ek Dosya 1).
Benzer şekilde, Multi-Wavelength Cell Scoring, Live-Dead, CME ve ImageJ yöntemleri arasında ölü hücre alanının toplam hücre alanına oranı açısından anlamlı bir fark gözlemlenmemiştir. Bununla birlikte, 81 görüş alanından elde edilen verilere dayanarak Multi-Wavelength Cell Scoring, Live-Dead ve CME yöntemleri arasında, ölü hücrelerin ortalama floresan yoğunluğunun tüm hücrelerin ortalama floresan 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 1: Düşük kaliteli görüntüleme sonuçları. (A) Görüş alanı kuyucuk kenarına yakındır ve kuyucuk kenarından kaynaklanan gölgeler görülmektedir (bu durumda BV2 hücreleri). (B) a ve b okları; aşırı hücre konfluenslemesiyle birlikte, hatta ikinci bir tabaka veya bazı yüzen hücrelerin olduğu DAPI kanalı ve TL kanalındaki hücre çakışmalarını göstermektedir. (C) Görüş alanında hücre yoktur; plaka parametreleri yanlıştır; odak hücre tabakasında değildir veya hücreler boyanmamıştır, bu da bu görüş alanında görüntü oluşmamasına neden olmuştur. Ölçek çubuğu = 100 µm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

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

Şekil 3: Birkaç yöntemle tanımlanan 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 eder. (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 eder. (C) CME maske sonucu: sarı ve mavi alanlar DAPI kanalında tanımlanan tüm hücre çekirdeklerini, mavi alan ise Cy3 kanalında tanımlanan ölü hücre çekirdeklerini temsil eder. (D) DAPI'de ImageJ maske sonucu. (E) Cy3'te ImageJ maske sonucu. Ölçek çubuğu = 100 µm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Kısmi parametre ayar sayfaları. (A) a ile gösterilen konum, Çok Dalga Boylu Hücre Puanlamasının ilk kanalının yalnızca çekirdeği seçebildiğini göstermektedir; (B) b ve c, Canlı-Ölü analizinin yalnızca iki kanalı işleyebildiğini ve ölü ile canlı hücreler için PI/Hoechst 33342 çift boyamasını desteklediğini belirtmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

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

Şekil 6: Standartlaştırılmış operasyon süreci. Numune hazırlama, floresan boyama, yüksek içerikli görüntüleme, görüntü işleme, görüntüyü dışa aktarma 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, alan ve floresan yoğunluğu analizine ait ham veriler. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.