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高內涵在模式生物中的應用(一)
點擊次數:5303 發布日期:2019-8-8  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
生命科學研究離不開各式各樣的模式生物,模式生物由于其結構簡單、生活周期短、培養簡單、基因組小等特點,在生物醫學等領域發揮重要作用。模式生物作為材料不僅能回答生命科學研究中最基本的生物學問題,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。
 
高內涵系統不僅僅適用于各種各樣的細胞模型,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處理,放在微孔板中,我們就可以用高內涵系統來拍攝和分析它們。本期和下期,我們將隆重介紹高內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。使用高內涵系統,可以觀察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。
 
實驗一
 
Hoechst 33342 染色酵母活細胞,通過63倍水浸式物鏡拍攝酵母細胞,高內涵分析軟件Harmony自動識別酵母細胞,PhenoLOGIC人工智能算法區分出芽細胞:
 

 
實驗二
 
酵母細胞器相關蛋白的標記,紅色標記整個酵母細胞,綠色為不同細胞器,高內涵分析軟件Harmony可識別不同的細胞器結構,分析其熒光強度、形態學參數和紋理參數[1]
 

 
下圖為突變體中蛋白定位發生變化[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行麻醉,再進行高內涵拍攝。
 
實驗一
 
斑馬魚曲度的研究,毒性處理或一些基因突變會導致斑馬魚的曲度發生變化,高內涵分析軟件Harmony可分析斑馬魚的軸向長度、曲率、彎曲角度等參數:
 

 
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)對斑馬魚血管進行成像,高內涵分析軟件Harmony可通過一系列算法識別熒光標記的斑馬魚血管結構,也可對血管結構做3D重構,分析血管長度、熒光強度等參數:
 

 
參考文獻
 
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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