Жасушалық зерттеулер: Бейнелеу және деректерді талдау жүйесі
Cellomics
Жасушалық өте шолу (Cellomics) – биобейнелеу, деректерді талдау және визуализация арқылы жасушаларды сандық зерттеу. Автоматтандырылған HCA/HCS-тен кеңейтілген.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Целомика – биобейнелеу әдістері мен информатиканы қолданып, жасушаларды сандық түрде талдау саласы. Жұмыс процесі үш негізгі компоненттен тұрады: бейнелерді алу, бейнелерді талдау және деректерді визуализациялау мен басқару. Бұл процестер көбінесе автоматтандырылған. Осы үш компоненттің барлығы сапалық деректерді, сандық деректерді және тиісінше бейнелер мен деректерді басқару үшін күрделі бағдарламалық құралдарға тәуелді. Целомика – бұл тіркелген тауарлық атау, ол көбінесе жоғары мазмұнды талдау (HCA) немесе жоғары мазмұнды скрининг (HCS) терминдерімен синоним ретінде қолданылады, бірақ целомика HCA/HCS-тен асып түседі, өйткені ол күрделі информатикалық құралдарды қамтиды.
Cellomics is the discipline of quantitative cell analysis using bioimaging methods and informatics with a workflow involving three major components: image acquisition, image analysis, and data visualization and management. These processes are generally automated. All three of these components depend on sophisticated software to acquire qualitative data, quantitative data, and the management of both images and data, respectively. Cellomics is also a trademarked term, which is often used interchangeably with high content analysis (HCA) or high content screening (HCS), but cellomics extends beyond HCA/HCS by incorporating sophisticated informatics tools.
Тарих
HCS және жасуша геномикасы пәнін бұрын жеке меншікте болған Cellomics Inc. атты компания бастады. Ол жасушаларды культурада зерттеуді, әсіресе олардың потенциалды емдік дәрі-дәрмектерге ұқсас молекулаларға реакциясын жеңілдету үшін құралдарды, бағдарламалық қамтамасыз етуді және реагенттерді коммерцияландырды. 2005 жылы Cellomics компаниясын Fisher Scientific International, Inc. сатып алды, қазір Thermo Fisher Scientific, ол жоғары мазмұнды талдау өнімдері желісі аясында жасуша геномикасымен байланысты өнімдерді әзірлеп келеді.
HCS and the discipline of cellomics was pioneered by a once privately held company named Cellomics Inc., which commercialized instruments, software, and reagents to facilitate the study of cells in culture, and more specifically, their responses to potentially therapeutic drug like molecules. In 2005, Cellomics was acquired by Fisher Scientific International, Inc., now Thermo Fisher Scientific, which develops cellomics related products under its high content analysis product line.
Қолданбалар
Көптеген омикалар сияқты, мысалы геномика және протеомика, уақыт өте келе қолданылуының тереңдігі мен ауқымы артты. Қазіргі уақытта целломика қолданылатын 40-тан астам сала бар, оның ішінде 3D жасушалық модельдерді талдау, ангиогенез және жасушалық сигнализация сияқтылар. Бастапқыда фармацевтикалық өнеркәсіпте скрининг үшін пайдаланылған целломика енді академиялық салаға кеңейіп, жасушаның функцияларын жасушаның өзінің контекстінде жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді. Целломика академиялық және өнеркәсіптік табиғат ғылымдары зерттеулерінде, мысалы, қатерлі ісіктерді зерттеуде, нейроғылымда, жаңа дәрілерді іздеуде, тұтыну тауарларының қауіпсіздігін және токсикологияны зерттеуде қолданылады. Дегенмен, целломика жасушалық функцияларды тереңірек түсінуге көмектесетін тағы да көп салалар бар.
Like many of the omics, e. g., genomics and proteomics, applications have grown in depth and breadth over time. Currently there are over 40 different application areas that cellomics is used in, including the analysis of 3 D cell models, angiogenesis, and cell signalling. Originally a tool used by the pharmaceutical industry for screening, cellomics has now expanded into academia to better understand cell function in the context of the cell. Cellomics is used in both academic and industrial life science research in areas, such as cancer research, neuroscience research, drug discovery, consumer products safety, and toxicology; however, there are many more areas for which cellomics could provide a much deeper understanding of cellular function.
Суретті талдау
Жоғары өнімділіктегі автоматтандырылған жасуша талдауы (HCA) негізіндегі целломика, флуоресценттік микроскопияның икемділігін, пластина оқу құрылғысының автоматтандырылуын және сыйымдылығын, сондай-ақ ағын цитометриясының көп параметрлі талдауын біріктіреді, бұл жеке жасушалардан немесе жасуша популяциясынан деректерді алуға мүмкіндік береді. Жоғары мазмұнды технологиялық аппараттық құралдарды пайдаланып сурет алынғаннан кейін, жасуша деректері сол суреттен бейне талдау бағдарламалық жасақтамасы арқылы шығарылады. Жеке жасуша деректері немесе популяция деректері қызығушылық тудыруы мүмкін, бірақ екеуі үшін де қолданбаға және қолданылатын бағдарламалық жасақтамаға байланысты пайдаланушының әртүрлі деңгейде қатысуын қажет ететін қадамдар тізбегі орындалады. Бірінші қадам – суреттегі жасушаларды сегменттеу, бұл бағдарламалық алгоритмдерге жеке жасуша өлшемдерін келесі өңдеу үшін қажетті ақпаратты ұсынуға мүмкіндік береді. Содан кейін пайдаланушы көптеген параметрлерге сүйене отырып, қызығушылық тудыратын аймақты, яғни өлшенуі тиіс аумақты анықтауы керек. Қызығушылық тудыратын аймақ анықталғаннан кейін өлшемдер жиналады. Өлшемдер, көбінесе белгілер деп аталады, үлгіден алынған қажетті деректер түріне байланысты болады. Бұл қадамдардың барлығын қамтамасыз ететін көптеген математикалық алгоритмдер бар және әрбір бейне талдау бағдарламалық жасақтамасы қолданылатын математикалық алгоритмдерге өзінің ашықтық деңгейін ұсынады.
With HCA at its core, cellomics incorporates the flexibility of fluorescence microscopy, the automation and capacity of the plate reader, and flow cytometry’s multi parametric analysis in order to extract data from single cells or from a population of cells. Once an image is acquired using high content technology hardware, cell data is extracted from that image using image analysis software. Single cell data or population data may be of interest, but for both, a series of steps is followed with varying degrees of user interaction depending on the application and the software being used. The first step is segmenting the cells in the image which provides the software algorithms with the information it needs for downstream processing of individual cell measurements. Next, a user must define the area(s) of interest based on a multitude of parameters, i. e., the area a user wants to measure. After the area of interest has been defined, measurements are collected. The measurements, oftentimes referred to as features, are dictated by the type of data desired from the sample. There are many mathematical algorithms powering all of these steps, and each image analysis software package provides its own level of openness to the mathematical algorithms being used.
Деректерді басқару
Целомикалық зерттеулер жүргізген кезде көптеген суреттер мен деректерді басқару қажет. Деректер мен суреттердің көлемі бір жылдың ішінде 11 МБ-тан 1 ТБ-қа дейін өсе алады, сондықтан да целомика барлық осы ақпаратты жинау, ұйымдастыру және сақтау үшін информатиканың мүмкіндіктерін пайдаланады. Қауіпсіз және тиімді деректерді талдау үшін, деректерді басқару үлгісіне байланысты метадеректерді жинап, біріктіру қажет. Целомикалық деректерді басқарудың маңыздылығын ескере отырып, целомикалық зерттеулерді жүзеге асыру көбінесе ақпараттық технология және зерттеуді жетекшілік ететін өмір ғылымдары зерттеу тобы арасындағы ведомствоаралық ынтымақтастықты талап етеді.
Large numbers of images and amounts of data need to be managed when doing cellomics research. Data and image volumes can quickly range from 11MB to 1TB in less than a year, which is why cellomics uses the power of informatics to collect, organize, and archive all of this information. Secure and effective data mining requires the associated metadata to be captured and integrated into the data management model. Due to the critical nature of cellomics data management, implementing cellomics studies often requires inter departmental cooperation between information technology and the life science research group leading the study.