Биология эволюционировала из дисциплины, в значительной степени основанной на качественных методах. Благодаря постоянно лучшим микроскопам, методам анализа изображений и компьютерным технологиям, он находится в процессе цифрового и количественного преобразования. Учитывая шумный и переменный характер биологических систем и, возможно, небольшой размер эффекта, важно регистрировать достаточное количество проб, чтобы получить количественное и репрезентативное представление о биологическом процессе.
Кроме того, для высокосодержательной обработки биологических образцов целых организмов важно иметь стандартизированный способ монтажа образцов, сбора данных, обработки и анализа данных. Поэтому получение изображений с высоким разрешением нескольких образцов в стандартизированных условиях имеет ключевое значение.
Поскольку для биологов-разработчиков все большее значение приобретают высокоразрешающая визуализация и количественная биология, зебрарыба Danio rerio была создана, как идеальный модельный организм для развития позвоночных животных.
Помимо своей генетической прослеживаемости и прочности, двумя основными преимуществами эмбриона по сравнению с современной световой микроскопией и анализом данных биоинформации являются:
- прозрачность эмбриона, что делает его идеальным для визуализации вживую
- большое число потомков, что позволяет проводить высококонтентное обследование.
Однако, чтобы получить максимальную отдачу от этих двух преимуществ, необходимо монтировать, изображать и анализировать как можно больше эмбрионов одновременно и в условиях, максимально приближенных друг к другу. На сегодняшний день это все еще в значительной степени ограничено классическим способом, которым большинство ученых устанавливают эмбрионы для визуализации.
Биология развития в значительной степени зависит от наблюдения и сравнения фенотипических признаков во времени с помощью микроскопов высокого разрешения. В этом контексте, прозрачные модельные организмы, такие как зебрарыба Danio rerio, в котором развивающиеся ткани и органы легко наблюдаются и визуализируются с помощью флуоресцентных белков, стали очень популярными.
Однако одним из ограничивающих факторов является сбор достаточного объема данных в стандартизированных и воспроизводимых условиях, что позволяет проводить надежный количественный анализ. Одним из способов улучшения этого является разработка методов монтажа для увеличения числа эмбрионов, которые могут быть одновременно изображены в почти идентичной ориентации.
Метод монтажа
Он основан на 3D-печати штампа, который используется для создания 2D системы координат из нескольких лунок в агарозовом геле. Каждая лунка моделирует отрицательную морфологию эмбриона зебрарыбы в среднем между 22 и 96 часа после оплодотворения.
Благодаря такому стандартизированному и воспроизводимому расположению можно определить индивидуальный планшет в соответствующем программном обеспечении визуализации, что позволяет полуавтоматизировать процесс визуализации.
Кроме того, улучшение ориентации значительно снижает степень постобработки и улучшает сопоставимость объемных данных, одновременно снижая световую экспозицию и, следовательно, фотоотбеливание и фототоксичность, а также улучшая соотношение сигнал/шум (SNR).
Этот новый метод, позволяющий стандартизировать и улучшить монтаж и визуализацию эмбрионов. Марка с 3D-печатью создает двумерную систему координат лунок в агарозовом геле, стандартизуя тем самым установку образцов и позволяя получать изображения до 44 живых или смонтированных эмбрионов зебрарыбок одновременно в полуавтоматизированном, хорошо выверенном виде, как на конфокальных микроскопах. Таким образом, качество данных изображения и эффективность сбора (количество данных за один раз) значительно повышаются. Последнее также может иметь решающее значение при использовании услуг микроскопии.