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高內(nèi)涵在模式生物中的應(yīng)用(一)

來源:珀金埃爾默企業(yè)管理(上海)有限公司   2019年08月08日 11:24  

生命科學(xué)研究離不開各式各樣的模式生物,模式生物由于其結(jié)構(gòu)簡單、生活周期短、培養(yǎng)簡單、基因組小等特點,在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。模式生物作為材料不僅能回答生命科學(xué)研究中基本的生物學(xué)問題,對人類一些疾病的治療也有借鑒意義。常見的模式生物有真菌中的酵母,低等無脊椎動物中的線蟲,昆蟲綱的果蠅,魚綱的斑馬魚,哺乳綱的小鼠以及植物中的擬南芥。

高內(nèi)涵系統(tǒng)不僅僅適用于各種各樣的細(xì)胞模型,對各種小型的模式生物也非常友好,通過將這些模式生物做一些預(yù)處理,放在微孔板中,我們就可以用高內(nèi)涵系統(tǒng)來拍攝和分析它們。本期和下期,我們將隆重介紹高內(nèi)涵與這些模式生物的故事。

常用于模式生物的酵母有兩個物種:出芽酵母和裂殖酵母,以出芽酵母為例,其細(xì)胞為球形或者卵形,直徑5–10μm。其繁殖的方法為出芽生殖。使用高內(nèi)涵系統(tǒng),可以觀察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。

實驗一

Hoechst 33342 染色酵母活細(xì)胞,通過63倍水浸式物鏡拍攝酵母細(xì)胞,高內(nèi)涵分析軟件Harmony自動識別酵母細(xì)胞,PhenoLOGIC人工智能算法區(qū)分出芽細(xì)胞:

 

實驗二

酵母細(xì)胞器相關(guān)蛋白的標(biāo)記,紅色標(biāo)記整個酵母細(xì)胞,綠色為不同細(xì)胞器,高內(nèi)涵分析軟件Harmony可識別不同的細(xì)胞器結(jié)構(gòu),分析其熒光強(qiáng)度、形態(tài)學(xué)參數(shù)和紋理參數(shù)[1]。

 

下圖為突變體中蛋白定位發(fā)生變化[1]

 

斑馬魚

斑馬魚也是成熟且常見的模式生物,常用于疾病研究中。斑馬魚成魚體長5cm左右,幼魚0.5-2cm,全身透明。一般首先對斑馬魚進(jìn)行麻醉,再進(jìn)行高內(nèi)涵拍攝。

實驗一

斑馬魚曲度的研究,毒性處理或一些基因突變會導(dǎo)致斑馬魚的曲度發(fā)生變化,高內(nèi)涵分析軟件Harmony可分析斑馬魚的軸向長度、曲率、彎曲角度等參數(shù):

 

實驗二

斑馬魚血管研究,斑馬魚全身透明,一直以來都是非常好的心血管研究模式生物,通過20倍水浸式物鏡(NA1.0)對斑馬魚血管進(jìn)行成像,高內(nèi)涵分析軟件Harmony可通過一系列算法識別熒光標(biāo)記的斑馬魚血管結(jié)構(gòu),也可對血管結(jié)構(gòu)做3D重構(gòu),分析血管長度、熒光強(qiáng)度等參數(shù):

 

參考文獻(xiàn)

1.Yeast Proteome Dynamics from Single Cell Imaging and Automated Analysis. Cell. 2015 Jun 4;161(6):1413-24. doi: 10.1016/j.cell.2015.04.051.


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