Mikroskopie zobrazovacího cyklovače - Imaging cycler microscopy

Porovnání rozměrově neomezené fluorescenční cyklické mikroskopie (ICM) a standardní tříparametrické fluorescenční mikroskopie

An zobrazovací cyklovací mikroskop (ICM) je plně automatizovaný (epi)fluorescenční mikroskop který překonává limit spektrálního rozlišení, což vede k fluorescenčnímu zobrazování bez omezení parametrů a rozměrů. Princip a robotické zařízení popsal Walter Schubert v roce 1997[1] a byl dále rozvíjen se svými spolupracovníky v rámci člověka toponome projekt.[2][3][4][5] ICM spouští roboticky řízené opakované cykly inkubace, zobrazování a bělení s knihovnami sond konjugovaných s barvivy, které rozpoznávají cílové struktury in situ (biomolekuly ve fixovaných buňkách nebo tkáňových řezech). To má za následek přenos náhodně velkého počtu odlišných biologických informací opětovným použitím stejného fluorescenčního kanálu po bělení pro přenos jiné biologické informace pomocí stejného barviva, které je konjugováno s jinou konkrétní sondou, a.s.o. Tím se generují kvazi-vícekanálové fluorescenční obrazy se sníženým šumem s reprodukovatelnými fyzickými, geometrickými a biofyzikálními stabilitami. Výsledná síla kombinatorické molekulární diskriminace (PCMD) na datový bod je dána 65 536k, kde 65 536 je počet úrovní šedé hodnoty (výstup 16bitové CCD kamery) a k je počet společně mapovaných biomolekul a / nebo subdomén na biomolekuly. Bylo prokázáno vysoké PCMD pro k = 100,[3][5] a v zásadě lze rozšířit pro mnohem vyšší početk. Na rozdíl od tradiční vícekanálové – několikaparametrové fluorescenční mikroskopie (panel A na obrázku) vysoké PCMD v ICM vedou k vysokému funkčnímu a prostorovému rozlišení (panel b na obrázku). Systematická analýza ICM biologických systémů odhaluje zákon supramolekulární segregace, který popisuje princip řádu velkých, hierarchicky organizovaných biomolekulárních sítí in situ (toponome).[6] ICM je základní technologií pro systematické mapování kompletního síťového kódu proteinu v tkáních (projekt lidského toponomu).[2] Původní metoda ICM[1] zahrnuje jakoukoli úpravu bělícího kroku. Odpovídající úpravy byly hlášeny pro protilátka vyhledávání [7] a chemické zhášení barviv[8] nedávno debatovali.[9][10] Zobrazovací systémy Toponome (TIS) a kartografy s více epitopy a ligandy (MELC) představují různé fáze technologického vývoje ICM. Mikroskopie pro cyklické zobrazování získala v roce 2008 americké ocenění ISAC za nejlepší papír za tři symbolické kódy organizovaných proteomů.[11]

Citace

  1. ^ A b Schubert W. (1997) Automatizované zařízení a metoda pro měření a identifikaci molekul nebo jejich fragmentů. Evropský patent EP 0810428 Bl [viz také Schubert W. US patent 6 150 173 (2000); Japonský patent 3739528 (1998)].
  2. ^ A b Cottingham, Katie (květen 2008). „Human Toponome Project | Human Proteinpedia is open for (free) business“. Journal of Proteome Research. 7 (5): 1806. doi:10.1021 / pr083701k.
  3. ^ A b Schubert, Walter; Bonnekoh, Bernd; Pommer, Ansgar J .; Philipsen, Lars; Böckelmann, Raik; Malykh, Yanina; Gollnick, Harald; Friedenberger, Manuela; Bode, Marcus; Šaty, Andreas W. M. (1. října 2006). "Analýza topologie a funkce proteomu automatizovanou multidimenzionální fluorescenční mikroskopií". Přírodní biotechnologie. 24 (10): 1270–1278. doi:10.1038 / nbt1250. PMID  17013374. S2CID  30436820.
  4. ^ Friedenberger, Manuela; Bode, Marcus; Krusche, Andreas; Schubert, Walter (září 2007). "Fluorescenční detekce proteinových shluků v jednotlivých buňkách a tkáňových řezech pomocí zobrazovacího systému toponomu: postupy přípravy a měření vzorků". Přírodní protokoly. 2 (9): 2285–2294. doi:10.1038 / nprot.2007.320. PMID  17853885. S2CID  10987767.
  5. ^ A b Schubert, W. „Přímé, prostorové zobrazování náhodně velkých supermolekul pomocí parametricky neomezeného TIS zobrazovacího cyklovače mikroskopie“ (PDF). Mezinárodní konference o mikroskopii 2013. Citováno 2013-09-23.
  6. ^ Schubert, W. (2014). „Systematické, prostorové zobrazování velkých multimolekulárních sestav a nastupující principy supramolekulárního řádu v biologických systémech“. Journal of Molecular Recognition. 27 (1): 3–18. doi:10,1002 / jmr.2326. PMC  4283051. PMID  24375580.
  7. ^ Micheva, Kristina D .; Smith, Stephen J. (červenec 2007). "Array tomografie: nový nástroj pro zobrazování molekulární architektury a ultrastruktury neurálních obvodů". Neuron. 55 (1): 25–36. doi:10.1016 / j.neuron.2007.06.014. PMC  2080672. PMID  17610815.
  8. ^ Gerdes, M. J .; Sevinsky, C. J .; Sood, A .; Adak, S .; Bello, M. O .; Bordwell, A .; Can, A .; Corwin, A .; Dinn, S .; Filkins, R. J .; Hollman, D .; Kamath, V .; Kaanumalle, S .; Kenny, K .; Larsen, M .; Lazare, M .; Li, Q .; Lowes, C .; McCulloch, C. C .; McDonough, E .; Montalto, M. C .; Pang, Z .; Rittscher, J .; Santamaria-Pang, A .; Sarachan, B. D .; Seel, M.L .; Seppo, A .; Shaikh, K .; Sui, Y .; Zhang, J .; Ginty, F. (1. července 2013). „Vysoce multiplexovaná jednobuněčná analýza rakovinné tkáně fixované ve formalínu a zalité v parafinu“. Sborník Národní akademie věd. 110 (29): 11982–11987. Bibcode:2013PNAS..11011982G. doi:10.1073 / pnas.1300136110. PMC  3718135. PMID  23818604.
  9. ^ Schubert, W .; Dress, A .; Ruonala, M .; Krusche, A .; Hillert, R .; Gieseler, A .; Walden, P. (7. ledna 2014). „Zobrazovací cyklická mikroskopie“. Sborník Národní akademie věd. 111 (2): E215. Bibcode:2014PNAS..111E.215S. doi:10.1073 / pnas.1319017111. PMC  3896151. PMID  24398531.
  10. ^ Gerdes, M. J. (7. ledna 2014). „Odpověď Schubertovi a kol .: Kritika vysoce multiplexovaných technologií“. Sborník Národní akademie věd. 111 (2): E216. Bibcode:2014PNAS..111E.216G. doi:10.1073 / pnas.1319622111. PMC  3896205. PMID  24571024.
  11. ^ Schubert, Walter (červen 2007). "Tříznakový kód pro organizované proteomy založený na cyklickém zobrazování proteinových lokací". Cytometrie část A. 71A (6): 352–360. doi:10,1002 / cyto.a.20281. PMID  17326231. S2CID  3132423.

Reference

Další čtení