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Imaris 9.7 -深入探索结构与动态

Imaris9.7拓展了我们目前已有的结构和空间分析,可以快速测量细胞与感兴趣组织的接近程度和是否它们的距离与那个组织显示的一个非随机分布有所相关。这些新的工具有助于你回答例如“小胶质细胞核在斑块附近的发现比随机分布的预期更多吗?”这样的问题。同样Imaris现在也可以报告是否蛋白质优先在细胞核周围的区域累积。
本次发布也提供拓展Imaris间隔拍摄分析的能力的工具。在你的间隔拍摄的图像中,如果这些事件发生在不同的时间点,评估这样的事件是很困难的(例如:细胞分裂)。Imaris9.7 可以让你测量与这些事件关联的动态,无论它们是在改变细胞动态、形态伙食蛋白质表现。这些新的工具可以让你回答类似于“染色体在后期活动的速度是多少?”和“细胞的形态在添加药物后是否改变了?”这样的问题。
试用 Imaris 9.7

Imaris 9.7 - 全新功能

了解更多关于分析你的图像的新方法,请查看下面的研究案例。

空间分析

  • 体积重叠
  • 表面吸引分析
  • 表面周围的图像强度

动态分析

  • 活动 (细胞分裂,类别改变)
  • 与活动相对应的时间曲线图
  • 类别时长

空间分析

生物体的空间分布往往与其功能、相互作用或共同作用密切相关。利用“共焦和超分辨率显微技术”进行成像能够为研究人员提供足够的空间分辨率,以便用各种方式来定义“分布”和“相互作用”,包括与随机分布相比较的接近、空间重叠,或者对特定物体的吸引。在某些系统中,荧光信号在空间中均匀分布,因此无法定义物体。研究人员可以通过分析某些物体周围荧光信号的强度剖面来测量它们的相互作用。

Volume Overlap

Distance/Proximity

Attraction to Surface

3D Intensity Profile

动态分析

Imaris提供了一种简单的机制,可根据为每个细胞单独定义的“活动”来同步整个细胞群的测量结果,从而促进单个细胞的动态研究。例如,在一个展现细胞分裂过程的影片中,细胞分裂发生在不同的时间点。当某个细胞经历分裂时,我们可以为单个细胞定义一个“活动”,然后根据它们相对于 “活动”的时间来同步绘制测量图。“活动”也可以定义为类别改变,研究人员可以基于使用Imaris计算的所有统计测量值来自由定义类别,例如最短距离、体积、重叠、强度等等。另外还有一个根据外部触发来定义“活动”的选项,如:将药物添加至培养皿,或者激光褪色。

Contact/Proximity Events

Cell Division Events

如何在我的研究中使用Imaris 9.7?

我的蛋白复合物是否相互重叠?体积比是多少?

Imaris 9.7可以利用两种新的统计方法来测量蛋白质的重叠:重叠的体积重叠体积比。这两种统计数据都是针对每个表面物体进行的自动计算,并且可用于分类、筛选和颜色编码。在延时数据集中,对每个时间点计算重叠区域,因此重叠率和重叠体积的变化也可以用来定义类别和活动(改变类别)。要在Imaris中进行这种分析,你需要创建两个表面物体(每个蛋白质一个),并在详细统计中读取每个表面的重叠体积和重叠体积比。

Images courtesy of: Dr. Teresa Bonello in Mark Peifer’s lab, UNC Chapel Hill

我可以检测“线粒体网络”是否位于“肌动蛋白丝”周围吗?

利用“Dragonfly系统”、SRRF技术和iXon相机,我们可以观察到细胞内的“线粒体网络”和“肌动蛋白丝”(见图)。在Imaris 9.7中,你可以更深入地了解“线粒体网络”和“肌动蛋白丝”之间的空间关系。Imaris 的“Vantage视图”可以为任意指定表面周围的每个通道生成所有方向的强度剖面图

在下面的示例中,“肌动蛋白丝(黄色)”被划分为表面,并在表面以外绘制了一个“线粒体网络(品红色通道)”的强度图。看到了在“肌动蛋白结构”周围创建的表面内可以发现“线粒体信号”,我们还可以观测“线粒体结构”和“肌动蛋白丝”之间的“体积重叠”,并根据重叠的体积,对“线粒体网络”进行局部的颜色编码(紫色-重叠最少,红色-重叠最多)。

Image courtesy of: Dr. Claudia Florindo, Andor, An Oxford Instruments Company, Belfast, UK

这些细胞(这里指小胶质细胞)会被血管吸引吗?

Imaris 9.7为分析两组物体之间的吸引力提供了一种新的途径,其中一组物体可以描述为“表面(血管)”,另一组物体则可以描述为“点(小胶质细胞)”。Imaris可以自动模拟表面物体内、外点状物体的随机分布,并将这种随机分布与同一空间内观察到的“小胶质细胞”分布进行比较。通过全新的“有利空间视图(Vantage Spatial View)”,你可以获得密度图。在这个图中,观察点是用实线表示的,而随机物体用虚线表示 (图解如下)。 如果观察点(实线)在随机分布(虚线)的置信区间之外,则可以得出吸引或排斥的结论。如果观察点(实线)在随机分布的置信区间带之外,则可以得出吸引或排斥的结论。此外,计算出的“吸引距离”是用一条垂直的红线表示的(见下图),以评估点状物体被表面吸引或排斥的距离。

Imaris方法是基于Gomariz等人2018年发表的模型方法 https://www.nature.com/articles/s41467-018-04770-z,参与者:Gomariz, Alvaro, Patrick M. Helbling, Stephan Isringhausen, Ute Suessbier, Anton Becker, Andreas Boss, Takashi Nagasawa et al),标题为“3D显微镜下骨髓微环境中造血调节基质细胞的量化空间分析”,《自然通讯9》1 (2018): 1 - 15。

为了在Imaris中完成这种分析,你需要观测“血管(作为表面)”和“小胶质细胞(作为点)”。这一分析将自动为你计算,并在“Imaris Vantage模块”中呈现。

Images courtesy of Dr. Matthew Kofron, Division of Developmental Biology, Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, Cincinnati, OH, USA

小胶质细胞核在斑块附近的发现比随机分布的预期更多吗?

Imaris 9.7 提供了一种可以高效分析两种物体的分类和确定它们之间是否相互吸引的空间分布的方法。你可以评估斑块是否更容易在小胶质细胞核附近发现。在下方靠左边的图像,你可以看到黄色的斑块、品红色的小胶质细胞和蓝绿色的细胞核。首先,用Imaris 机器识别分类器(Machine Learning Object Classifier)来探测小胶质细胞的细胞核。在这个案例中(品红色的斑块就是小胶质细胞的细胞核;蓝绿色斑点就是其他细胞核)。接下来在表面检测斑块(黄色),并且Imaris将会自动模拟外部点状对象和内部斑块(黄色表面)随机分布。然后Imaris显示被观察的小胶质细胞核分布(图中的实线)和模拟点状分布(虚线分布)在同一空间的对比。从距离图(distance plot)中,当与模拟分布相比较时,你可以得出被观察的小胶质细胞核会更容易在斑块表面到4 µm处发现的结论(红色的直线表示吸引距离attraction distance)。

Images courtesy of Dr. E. C. Pietronigro & Dr. G.Constantin, University of Verona, Italy

来自两个不同细胞群的细胞会接触吗?接触的时长有多久?

在Imaris9.7中,你可以根据我们的任意测量方法将细胞群分类。在这种情况下你可以在其到周围细胞群的最短距离的基础上分类。在原始的数据下图(左)有两个细胞群:蓝绿色和黄色。在Imaris9.7中,蓝绿色的细胞被发现在距离黄细胞3 μm的地方所用的时长会被自动计算出。在已经分析的图像中(右),发现在黄色的3 μm内蓝绿色细胞被着色为品红色。

要在Imaris运行这项分析,检测细胞类型应用点状还是表面,这取决于可用于描述图像的最佳模型,而且也决定何种类型的接触是你最感兴趣的(重叠、接触或邻近)。在目标创建的过程中会产生两个分类:接触和未接触,然后Imaris自动计算分类持续的时长的数据。

我能观察到细胞分裂后的强度峰值,或者核形状的变化吗?

无论是培养皿中正在发育的胚胎,还是处于分裂状态的人工培养细胞,我们都可以观察到不同时间的细胞分裂状况。为了分析这些与细胞周期有关的变化(例如:细胞分裂中的强度或几何变化),当轨道分离,并且“有利时间视图(Vantage Time View )”与所有针对这个“活动”的测量都一致时(时间轴分为两个部分:活动发生之前和之后),Imaris能够自动添加“活动”,所以你可以轻松地观察参数变化,例如分裂阶段的强度等。为了回答这个问题,我们在“有利时间视图(Vantage Time View )”中观察作为表面的细胞核,并利用“谱系追踪算法”来追踪它们。Imaris可以将每个细胞分裂划分为一个“活动”。在“有利时间视图(Vantage Time View )”的时间曲线图中,时间轴与“活动”是一致的,并被划分为“活动”之前和之后。

Images courtesy of Dr. Matthew Kofron, Division of Developmental Biology, Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, Cincinnati, OH, USA.

当我的细胞开始接触时,我是否可以在它们接触的过程中测量动态或形态变化?

Imaris 9.7可以添加分析“时移数据集”的新选项,并且在物体之间开始接触时,通过“有利时间视图(Time View Vantage )”来监测物体形态或动态的细微变化。在“有利时间视图( Time View Vantage )”中,X轴可能与某个“活动”相对应,这可以通过在Imaris中计算的任意参数的可衡量变化来定义(这里是指蓝色细胞和小胶质细胞之间的最短距离的变化 )。要在Imaris中进行这种分析,你需要使用“点”或“表面”(选择最能描述你图像的模型)来观测两种细胞类型,以确定研究哪一种类型 (重叠、接触或接近)对你的研究更有意义,并根据极限值来定义类别。然后,你需要将新“活动”定义为从一个类别到另一个类别的变化,并在“有利时间视图(Vantage Time View )”中观察你的结果。在这个示例中,表面是围绕着品红色和青色细胞来创建的。青色细胞一旦开始接触品红色细胞,它们的表面就会变成黄色。这个“时间视图”显示,在细胞开始接触的那段时间,青色细胞加速度的瞬时性提高。

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The Imaris Learning Center hosts a wide range of tutorial videos, how-to articles and webinars to guide you through the many features of Imaris. We have provided some links below which will get you started on some of our most recent developments.

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