Un team di ricerca riduce i tempi di scansione dell’88% utilizzando il software di automazione per microscopia e analisi delle immagini MetaMorph

La sfida

I principali campi di ricerca del team del Laboratorio di patobiologia delle barriere mucosali del Dipartimento di Patologia del Brigham and Women’s Hospital presso l’Harvard Medical School sono la biologia dell’epitelio e delle mucose, la fisiopatologia gastrointestinale e i meccanismi di regolazione delle giunzioni occludenti a livello molecolare. Nell’ambito del suo lavoro, il dott. Turner, professore di Patologia e Medicina, e i suoi colleghi hanno utilizzato microarray tissutali per eseguire l’immunocolorazione di 40 o 50 campioni su un unico vetrino. Purtroppo, nel loro laboratorio non disponevano di un sistema di scansione dei vetrini commerciale pronto per l’uso e nessuno dei servizi centralizzati che utilizzavano possedeva sistemi di scansione di vetrini in fluorescenza. La soluzione alternativa consisteva nella scansione dell’intero vetrino, comprese numerose aree in cui non era presente tessuto, che richiedeva oltre 24 ore per vetrino. Il team di ricerca ha cercato di sviluppare un sistema automatizzato di scansione dei vetrini facilmente implementabile, che permettesse di selezionare un numero infinito di singole regioni di interesse (Regions of Interest, ROI) e di gestire in maniera più efficace la messa a fuoco. Inoltre, i ricercatori avevano bisogno di un sistema intuitivo, che permettesse di regolare facilmente le variabili, come i canali di fluorescenza e i tempi di esposizione, e fornisse assistenza per la selezione delle ROI e per la revisione delle immagini.

La soluzione

Con l’aiuto di Molecular Devices, il team del dott. Turner ha sviluppato una serie di procedure di comando personalizzate che incorporano il modulo ScanSlide, operano insieme e sono accessibili attraverso una barra delle applicazioni unificata che guida l’utente. Questo protocollo consente:

• la scansione automatizzata di varie regioni di interesse
• la selezione assistita delle ROI
• una messa a fuoco basata su software, affidabile e personalizzabile
• la revisione semplice, rapida e semi-automatizzata delle immagini di anteprima
• la combinazione automatizzata di immagini di alta qualità

Come risultato, il team del dott. Turner è attualmente in grado di eseguire la scansione di un vetrino con quaranta nuclei di tessuto da 3 mm colorati in cinque canali con un obiettivo 20X in meno di 4 ore. Il dott. Turner spiega che: “Questo sistema è preferibile rispetto ai sistemi commerciali basati su microscopio. Poiché il sistema è gestito dal software MetaMorph, offre una flessibilità completa per la modifica di qualsiasi aspetto del sistema, compresi modalità di imaging, obiettivi utilizzati, sorgenti di illuminazione, filtri e videocamere. Ad esempio, abbiamo recentemente aggiunto una sorgente luminosa commutabile (Lumencore Aura III), una rotella motorizzata con filtri di emissione (Ludl) e un filtro dicroico multicanale (Semrock) per evitare di perdere tempo nella sostituzione dei cubi portafiltri del nostro microscopio (\~1 secondo per sostituzione). In tal modo, siamo riusciti a ridurre di un’ulteriore ora il tempo necessario per l’imaging.”

Software di automazione per microscopia e analisi delle immagini MetaMorph [interrotto]

Dettagli

Prodotti utilizzati

Il software di automazione per microscopia e analisi delle immagini MetaMorph® è lo standard del settore per l’acquisizione automatizzata mediante microscopia, il controllo del dispositivo e l’analisi delle immagini, offrendo ai microscopisti la possibilità di comprendere meglio la morfologia, la funzione e il comportamento delle cellule da oltre 25 anni. È la “colla” ideale per la facile integrazione di periferiche e apparecchiature per microscopia a fluorescenza diverse in una singola stazione di lavoro personalizzata e allo stesso tempo fornisce tutti gli strumenti necessari per eseguire analisi significative delle immagini acquisite. Il software offre numerosi moduli applicativi intuitivi per analisi specifiche nel campo della biologia, come la segnalazione cellulare.

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I risultati

• Questo sistema ha consentito ai ricercatori di eseguire la scansione di numerosi microarray tissutali di modelli murini sperimentali (Graham et al., 2019; Kuo et al., 2019; Nalle et al., 2019; Raju et al., 2020) e biopsie umane (Turner, 2020)
• Oltre 5.000 immagini scansionate sono state raccolte nell’Atlante del trasporto intestinale accessibile al pubblico (https://jrturnerlab.com/database-viewer/atlas-of-intestinal-transport/)
• La pubblicazione che descrive le procedure di comando e i protocolli correnti (Abtahi et al, 2021) e un video di istruzioni possono essere visualizzati e scaricati all’indirizzo https://jrturnerlab.com/publication/a-simple-method-for-creating-a-high%e2%80%90content-microscope-for-imaging-multiplexed-tissue-microarrays/