Otomatik ölçüm Cryptococcal türler polisakkarit kapsülü ve hücre vücut
Summary
Bu teknik polisakkarit kapsülü ve vücut yarıçaplarını ölçmek için tasarlanmış bir otomatik batch Image processor açıklar. Başlangıçta Cryptococcus neoformans kapsül ölçümleri için tasarlanmış iken otomatik görüntü işlemci dairesel nesneler diğer dayalı kontrast tespiti için de uygulanabilir.
Abstract
Bu teknik amacı polisakkarit kapsül ölçümleri çok sayıda için tutarlı, doğru ve yönetilebilir bir süreç sağlamaktır.
İlk olarak, bir eşik görüntü benzersiz olarak her görüntü için hesaplanan yoğunluk değerleri temel alınarak oluşturulur. Sonra daire nesne ve köklü daire Hough dönüştürme (CHT) algoritması ile arka plan arasındaki kontrast göre tespit edilir. Son olarak, tespit edilen hücre kapsül ve organları Merkezi koordinatları ve RADIUS boyutu göre eşleştirilir ve veri yönetilebilir elektronik tabloda kullanıcıya verilir.
Bu teknik avantajları basit ama önemli. İlk, çünkü bu hesaplamalar bir insan yerine bir algoritma tarafından gerçekleştirilir doğruluk ve güvenilirlik arttı. Doğruluğu veya güvenilirliği kaç örnekleri analiz edilir ne olursa olsun hiçbir düşüş vardır. İkinci olarak, bu yaklaşım potansiyel Standart prosedür Cryptococcus alanı yerine nerede kapsül ölçüm lab tarafından değişir mevcut durum için kurar. Üçüncü olarak, el ile kapsül ölçümler yavaş ve monoton göz önüne alındığında olduğuna göre otomasyon sırayla yüksek üretilen iş veri analizi ve giderek güçlü istatistik kolaylaştıran çok sayıda Maya hücreleri üzerinde hızlı ölçümler sağlar.
Bu tekniğin önemli sınırlamaları nasıl gelir algoritması işlevleri. İlk olarak, algoritma yalnızca daireler oluşturur. Cryptococcus hücreleri ve onların kapsül üzerinde dairesel bir Morfoloji alırken, Sigara-daire nesne algılama için bu tekniği uygulamak için zor olurdu. İkinci olarak, daire nasıl algılanır nedeniyle CHT algoritması büyük sözde çevrelerin birkaç kümelenmiş daire dış kenarlarına dayalı algılayabilir. Ancak, yanlış tanıtılmış hücre cesetler sahte daire içinde yakalanan kolayca algılanabilir ve elde edilen veri kümelerinden kaldırıldı.
Bu tekniği, çini mürekkebi parlak alan mikroskobu üzerinde dayalı Cryptococcus türlerin döngüsel polisakkarit kapsül ölçmek için içindir; için uygulanan olabilir rağmen diğer kontrast dairesel nesne ölçümleri dayalı.
Introduction
Cryptococcus neoformans ubiquitously insan hastalığında öncelikle baskılanmış nüfus ile ilişkili tüm dünyada bulunan patojen bir mayaymış. C. neoformans özellikle Sahra Güneyi Afrika bulaşıcı hastalık1nedeniyle toplam yıllık ölümlerin önemli bir çünkü hesapları. Önemli klinik cryptococcal enfeksiyon olarak enfekte makrofajlar (Truva atı şekilde) Ulaştırma merkezi sinir sistemi işgali aşağıdaki meningoensefalit tezahürüdür veya kan – beyin bariyerini doğrudan geçiş. C. neoformans insan vücudunun sıcaklığı, üreaz aktivitesi, melanization ve bir polisakkarit kapsül2oluşumu çoğaltmak için yeteneği dahil olmak üzere birkaç virülans faktörleri ifade eder. Polisakkarit kapsülü yinelenen glucuronoxylomannan ve glucoronoxylomannangalactan Polimerler ve işlevleri olarak çevresel stres ve ana makine bağışıklık yanıtı2gibi etkenlere karşı koruyucu bir bariyer oluşur.
Her ne kadar cryptococcal polisakkarit kapsül boyutunu sürekli virülans ile ilişkili olduğu değil, ortada bir kanıt Patogenez2,3,4,5bir faktör olduğunu, 6,7. Kapsül boyutu menenjit patoloji6ile ilişkilidir, makrofaj Cryptococcus enfeksiyon5kontrol yeteneğini etkileyebilir ve8Eğer yok virülans kaybına neden olabilir. Bu nedenle, kapsül boyutu ölçüm cryptococcal araştırmada yaygındır, ancak kapsül ölçüm yöntemi için standart yok fieldwide.
Şu anda, C. neoformans polisakkarit kapsül ölçüm mikroskobu görüntüleri manuel ölçüm üzerinde temel alır ve görüntü ve ölçüm satın alma tam yöntemleri laboratuar9,10değişir, 11. Bir anında bu yöntemin bazı çalışmalar Bakımı doğruluk ve güvenilirlik zorlaştırır binlerce bireysel ölçümlerin edinimi gerektiren konusudur. Ayrıca, hatta sonuçları yayımlandığında, orada kez yetersiz ölçüm yönteminin açıklaması olduğunu. Birçok yayın nasıl onların ölçümler elde edilmiştir, açıklamak değil ne odak düzlemi kullanıldı, nasıl onlar belirlediğini eşik kapsül kimlik için bir ölçüm kullanılan veya birkaç veya diğer ortalama RADIUS veya çapı, kullanılan Ayrıntılar. Onların yöntemi hangi programı olarak kullanıldı, bazı yayınlar tek devlet Örneğin, “Adobe Photoshop CS3 hücreleri ölçmek için kullanılan”11. Standardizasyon ve ayrıntılı raporlama bu eksikliği tekrarlanabilirlik imkansız olmasa zorlaştırabilir. İnsan görme, bilgisayar parlaklık, mikroskop ayarları, farklılıkları slayt aydınlatma ve pixel yoğunluk değerleri oranları üzerinde dayanan hesaplamalar sabit kalır, ancak diğer faktörler sadece bireyler arasında ama örnek arasında değişebilir ve örnek arasında uygulanabilir. Bu teknik içinde yoktu önce bir alan için kapsül boyutları ölçmek için bir standart, doğru hızlı ve basit teknik sağlama bağlamında oluşturuldu.
Daha önce belirtildiği gibi CHT algoritmasıdır köklü ve daireler otomatik olarak algılamak üzere komut dosyaları önce yazdım. Bu yöntem diğer komut dosyaları nerede kısa düşeceği iki alanda geliştirir. Cryptococcal hücreleri ile iki ayrı daire birbirimizi ile ilgili olarak algılanması gerekir çünkü ilk, sadece daireler algılama, yetmez. Bu yöntem özellikle hücre organları kapsül içinde algılar, ikisi arasında ayrımcılık ve yalnızca ilgili vücut-kapsül çiftleri üzerinde hesaplamalar gerçekleştirir. İkinci olarak, hatta ne zaman takip aynı iletişim kuralını, farklı araştırmacılar farklı sona erecek görüntüleri elde. Her algoritma parametresini araştırmacı denetime olanak sağlayarak, bu araç edinme yöntemleri çok çeşitli eşleşecek şekilde ayarlanabilir. Standart kapsamı, amaç, filtre ve benzeri için gerek yoktur.
Bu teknik, araştırmacı daireler bir görüntü içinde onların arka plan ile bu kontrast tespit gereken herhangi bir durum için kolayca uygulanabilir. Her iki daire açık ve koyu arka plan tespit edilebilir daha sayılır ve bu teknik kullanılarak ölçülür.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu tekniğin önemli adımlar çini mürekkebi slayt hazırlama ve mikroskop görüntüleri elde etme. Algoritma başarıyla çeşitli slayt ve görüntü teknikleri ile test ederken önerilen bir protokoldür bu el yazması açıklanmıştır. Polisakkarit kapsülü bu parçacıklar polisakkarit Fibriller ağ nüfuz için çok büyük olduğundan mürekkep parçacıklar dışlama kapsül etki alanından göre tespit edilmiştir. Çini Mürekkebi dışlama koyu arka plan üzerine bir daire sonuçlanır. Algoritma dairele…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Anthony olan slaytlar ikinci insan yan yana karşılaştırma olarak kullanılan Bowen hem de Sabrina olan slaytlar bir üçüncü insan-yan yana ve ikinci mikroskop karşılaştırma olarak kullanılan Nolan kabul etmek istiyoruz.
Materials
| India Ink | Becton, Dickinson and Co. | 261194 | |
| Fisherbrand Superfrost Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-143 | 25x75x1 |
| Fisherfinest Premium Cover Glass | Fisher Scientific | 12-548-B | 22×22-1 |
| Sally Hansen HardasNails Xtreme Wear Nail Polish | Sally Hansen | N/A | 109 invisible |
| SAB Media | Sigma | S3306 | |
| Cryptotoccus neoformans | ATCC | 208821 | H99 strain |
| Olympus AX70 Microscope | Olympus | AX70TRF | Discontinued ; Bright Field Microscope |
| Qimaging Retiga 1300 | Qimaging | N/A | Discontinued ; Camera Microscope Attachment |
| MATLAB | MathWorks | N/A | Most recent version recommended |
| Python Programming Language | Python | N/A | Version 2 necessary ; 2.7 recommended |
| Microsoft Excel | Microsoft | N/A | Most recent version recommended |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma | P3813 |
References
- Park, B. J., Wannemuehler, K. A., Marston, B. J., Govender, N., Pappas, P. G., Chiller, T. M. Estimation of the current global burden of cryptococcal meningitis among persons living with HIV/AIDS. AIDS. 23 (4), 525-530 (2009).
- Kwon-Chung, K. J., et al. Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gattii, the etiologic agents of cryptococcosis. Cold Spring Harb Perspect Med. 4 (7), 019760 (2014).
- Granger, D. L., Perfect, J. R., Durack, D. Virulence of Cryptococcus neoformans. Regulation of capsule synthesis by carbon dioxide. J Clin Invest. 76 (2), 508 (1985).
- Rumbaugh, J., Pool, A., Gainey, L., Forrester, K., Wu, Y. The Role of Cryptococcal Capsule in Pathogenesis of Cryptococcal Meningitis. Neurology. 80 (7), 007 (2013).
- Bojarczuk, A., et al. Cryptococcus neoformans Intracellular Proliferation and Capsule Size Determines Early Macrophage Control of Infection. Sci Rep. 6, (2016).
- Robertson, E. J., et al. Cryptococcus neoformans Ex Vivo Capsule Size Is Associated With Intracranial Pressure and Host Immune Response in HIV-associated Cryptococcal Meningitis. J Infect Dis. 209 (1), 74-82 (2014).
- Araujo, G. d. e. S., et al. Capsules from Pathogenic and Non-Pathogenic Cryptococcus spp. Manifest Significant Differences in Structure and Ability to Protect against Phagocytic Cells. PLoS One. 7 (1), 29561 (2012).
- García-Rivera, J., Chang, Y. C., Kwon-Chung, K. J., Casadevall, A. Cryptococcus neoformans CAP59 (or Cap59p) Is Involved in the Extracellular Trafficking of Capsular Glucuronoxylomannan. Eukaryot Cell. 3 (2), 385-392 (2004).
- Guimarães, A. J., Frases, S., Cordero, R. J. B., Nimrichter, L., Casadevall, A., Nosanchuk, J. D. Cryptococcus neoformans responds to mannitol by increasing capsule size in vitro and in vivo: Mannitol impacts the structure of C. neoformans capsule. Cell Microbiol. 12 (6), 740-753 (2010).
- Zaragoza, O., Fries, B. C., Casadevall, A. Induction of Capsule Growth in Cryptococcus neoformans by Mammalian Serum and CO2. Infect and Immun. 71 (11), 6155-6164 (2003).
- Rossi, S. A., et al. Impact of Resistance to Fluconazole on Virulence and Morphological Aspects of Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gattii Isolates. Front Microbiol. 7, (2016).
