Визуализирующая циклерная микроскопия - Imaging cycler microscopy

Сравнение неограниченных размеров флуоресцентной циклерной микроскопии (ICM) и стандартной трехпараметрической флуоресцентной микроскопии

An визуализирующий циклерный микроскоп (ICM) полностью автоматизированный (epi)флуоресцентный микроскоп который преодолевает предел спектрального разрешения, что приводит к получению флуоресцентных изображений без ограничений по параметрам и размерам. Принцип работы и роботизированное устройство были описаны Вальтером Шубертом в 1997 году.[1] и получил дальнейшее развитие с коллегами в человеческом топоном проект.[2][3][4][5] ICM запускает роботизированные повторяющиеся циклы инкубации-визуализации-отбеливания с библиотеками конъюгированных с красителем зондов, распознающими целевые структуры. на месте (биомолекулы в фиксированных клетках или срезах тканей). Это приводит к передаче произвольно большого числа различных биологических данных путем повторного использования того же канала флуоресценции после отбеливания для передачи другой биологической информации с использованием того же красителя, который конъюгирован с другим конкретным зондом, например Таким образом, генерируются квазиканальные флуоресцентные изображения с уменьшенным шумом и воспроизводимой физической, геометрической и биофизической стабильностью. Результирующая мощность комбинаторной молекулярной дискриминации (PCMD) на точку данных равна 65 536k, где 65 536 - количество уровней серого (вывод 16-битной камеры CCD), и k представляет собой количество совместно картированных биомолекул и / или субдоменов на биомолекулу (ы). Показано высокое PCMD для k = 100,[3][5] и в принципе может быть расширен для гораздо большего количестваk. В отличие от традиционной многоканальной малопараметрической флуоресцентной микроскопии (панель а на рисунке) высокие PCMD в ICM приводят к высокому функциональному и пространственному разрешению (панель б на рисунке). Систематический ICM-анализ биологических систем выявляет закон супрамолекулярной сегрегации, который описывает принцип порядка больших, иерархически организованных биомолекулярных сетей in situ (топоном).[6] ICM - это основная технология для систематического картирования полного кода белковой сети в тканях (проект по топономии человека).[2] Оригинальный метод ICM[1] включает любую модификацию стадии отбеливания. Сообщалось о соответствующих модификациях для антитело поиск [7] и химический закалка красителя[8] обсуждался недавно.[9][10] Системы визуализации топономов (TIS) и мультиэпитоп-лигандные картографы (MELC) представляют собой разные этапы технологического развития ICM. Циклеровская микроскопия изображений получила в 2008 году американскую награду ISAC за лучшую бумагу за трехсимвольный код организованных протеомов.[11]

Цитаты

  1. ^ а б Schubert W. (1997) Автоматизированное устройство и метод измерения и идентификации молекул или их фрагментов. Европейский патент EP 0810428 B1 [см. Также Schubert W. патент США 6,150,173 (2000); Патент Японии 3739528 (1998)].
  2. ^ а б Коттингем, Кэти (май 2008 г.). "Human Toponome Project | Human Proteinpedia открыта для (бесплатного) бизнеса". Журнал протеомных исследований. 7 (5): 1806. Дои:10.1021 / pr083701k.
  3. ^ а б Шуберт, Вальтер; Bonnekoh, Bernd; Поммер, Ансгар Дж .; Филипсен, Ларс; Бёкельманн, Райк; Малых, Янина; Голлник, Харальд; Friedenberger, Manuela; Боде, Маркус; Платье, Андреас В. М. (1 октября 2006 г.). «Анализ топологии и функции протеома с помощью автоматизированной многомерной флуоресцентной микроскопии». Природа Биотехнологии. 24 (10): 1270–1278. Дои:10.1038 / nbt1250. PMID  17013374. S2CID  30436820.
  4. ^ Friedenberger, Manuela; Боде, Маркус; Круще, Андреас; Шуберт, Вальтер (сентябрь 2007 г.). «Флуоресцентное обнаружение кластеров белка в отдельных клетках и срезах тканей с использованием системы топономической визуализации: подготовка образцов и процедуры измерения». Протоколы природы. 2 (9): 2285–2294. Дои:10.1038 / nprot.2007.320. PMID  17853885. S2CID  10987767.
  5. ^ а б Шуберт, В. «Прямая пространственная визуализация случайно больших супермолекул с использованием циклерной микроскопии TIS с неограниченными параметрами» (PDF). Международная конференция по микроскопии 2013. Получено 2013-09-23.
  6. ^ Шуберт, В. (2014). «Систематическая пространственная визуализация больших многомолекулярных ансамблей и новые принципы супрамолекулярного порядка в биологических системах». Журнал молекулярного распознавания. 27 (1): 3–18. Дои:10.1002 / jmr.2326. ЧВК  4283051. PMID  24375580.
  7. ^ Мичева, Кристина Д .; Смит, Стивен Дж. (Июль 2007 г.). «Матричная томография: новый инструмент для визуализации молекулярной архитектуры и ультраструктуры нейронных цепей». Нейрон. 55 (1): 25–36. Дои:10.1016 / j.neuron.2007.06.014. ЧВК  2080672. PMID  17610815.
  8. ^ Гердес, М. Дж .; Севинский, К. Дж .; Sood, A .; Адак, С .; Bello, M.O .; Bordwell, A .; Может, А .; Corwin, A .; Dinn, S .; Filkins, R.J .; Hollman, D .; Камат, V .; Kaanumalle, S .; Kenny, K .; Ларсен, М .; Lazare, M .; Li, Q .; Lowes, C .; McCulloch, C.C .; McDonough, E .; Montalto, M.C .; Pang, Z .; Rittscher, J .; Сантамария-Панг, А .; Сарахан, Б.Д .; Seel, M. L .; Сеппо, А .; Shaikh, K .; Sui, Y .; Zhang, J .; Гинти, Ф. (1 июля 2013 г.). «Высоко мультиплексный одноклеточный анализ фиксированной формалином и залитой парафином раковой ткани». Труды Национальной академии наук. 110 (29): 11982–11987. Bibcode:2013ПНАС..11011982Г. Дои:10.1073 / pnas.1300136110. ЧВК  3718135. PMID  23818604.
  9. ^ Schubert, W .; Платье, А .; Ruonala, M .; Круще, А .; Hillert, R .; Gieseler, A .; Уолден, П. (7 января 2014 г.). «Визуализирующая циклерная микроскопия». Труды Национальной академии наук. 111 (2): E215. Bibcode:2014ПНАС..111Е.215С. Дои:10.1073 / pnas.1319017111. ЧВК  3896151. PMID  24398531.
  10. ^ Гердес, М. Дж. (7 января 2014 г.). «Ответ Шуберту и др .: По поводу критики высоко мультиплексированных технологий». Труды Национальной академии наук. 111 (2): E216. Bibcode:2014PNAS..111E.216G. Дои:10.1073 / pnas.1319622111. ЧВК  3896205. PMID  24571024.
  11. ^ Шуберт, Вальтер (июнь 2007 г.). «Трехсимвольный код для организованных протеомов, основанный на циклической визуализации расположения белков». Цитометрия Часть А. 71A (6): 352–360. Дои:10.1002 / cyto.a.20281. PMID  17326231. S2CID  3132423.

использованная литература

дальнейшее чтение