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FInCH : Une nouvelle approche pour analyser la croissance

FInCH simplifie l'analyse de l'expression des protéines et de la structure cellulaire pour la recherche biologique.

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Les changements qui se produisent chez les êtres vivants en grandissant impliquent plein de facteurs. Ces facteurs incluent le temps que prennent certains processus, la vitesse à laquelle ils se produisent, et où ça se passe dans le corps. Les scientifiques étudient souvent des Protéines spécifiques qui aident dans ce processus pour voir comment elles se comportent à différentes étapes de croissance ou dans différentes espèces. Cependant, relier ce qui se passe avec ces protéines à l'apparence ou au comportement réel des Cellules a été un véritable défi. La plupart des recherches se concentrent soit sur des cellules individuelles, soit sur de plus grandes parties du corps, rendant difficile d'avoir une vue d'ensemble.

Pour mieux comprendre le tableau global, il nous faut un moyen d'examiner des Échantillons entiers plus facilement et de manière cohérente. Un nouvel outil appelé FInCH a été développé pour améliorer la façon dont les scientifiques peuvent analyser des Images complètes de tissus. Il aide à rassembler automatiquement des données sur les niveaux de protéines et les formes des cellules d'une manière qui peut être facilement répétée.

C'est quoi FInCH ?

FInCH, ça veut dire un programme spécifique qui aide à analyser l'expression des protéines et la structure des cellules à partir d'images haute résolution d'échantillons biologiques. Ce programme est construit en utilisant Python, un langage de programmation populaire, et est conçu pour fonctionner rapidement et avec précision. FInCH est ouvert à tous et peut être téléchargé en ligne.

Pourquoi utiliser FInCH ?

Une application super intéressante de FInCH, c'est son utilisation pour étudier le chardonneret domestique, un petit oiseau. Les chercheurs ont observé comment son bec change à différents stades de croissance. La forme et la taille du bec peuvent nous en dire beaucoup sur la façon dont cet oiseau s'est adapté au fil du temps. Avec FInCH, les scientifiques pouvaient examiner des protéines clés qui jouent un rôle dans ces changements et voir comment elles se rapportent aux formes des cellules dans le bec.

Utiliser FInCH permet aux chercheurs de mesurer comment et quand des protéines spécifiques s'expriment dans les cellules et de suivre les changements dans la façon dont ces cellules grandissent et se regroupent.

Le design de l'étude

Dans l'étude, les chercheurs ont analysé des becs de chardonnerets domestiques à douze stades de croissance différents. Ils ont regardé de près huit protéines importantes qui aident à guider la croissance et le développement. L'objectif était de découvrir comment les niveaux de protéines dans les cellules changent au fil du temps et comment ces changements affectent l'apparence du bec.

Cette approche était particulièrement utile car les populations de passereaux étudiées avaient récemment évolué, signifiant que même de petits changements dans les niveaux de protéines pouvaient être très importants. FInCH a facilité l'échelle de leurs mesures, permettant à l'équipe d'obtenir des données précises sur de nombreux échantillons à la fois.

Comment fonctionne FInCH ?

Le processus utilisant FInCH commence par des images de haute qualité de zones spécifiques d'intérêt, comme des échantillons de tissus du bec. Les images sont préparées d'une certaine manière pour s'assurer que les détails indésirables sont enlevés, se concentrant uniquement sur les zones pertinentes.

Une fois les images prêtes, FInCH les traite. Il crée une grille qui aide à diviser les images en sections plus petites pour une analyse plus facile. Cette grille peut être personnalisée et réutilisée pour la même image ou pour des images similaires.

Le programme applique des algorithmes spéciaux pour extraire des données sur les protéines et mesurer les caractéristiques des cellules, comme leur forme et leur taille. À la fin du processus, FInCH génère des rapports détaillés contenant toutes les données analysées organisées dans un format facile à utiliser.

Étapes à suivre pour utiliser FInCH

  1. Installer FInCH : D'abord, les utilisateurs doivent installer le programme FInCH dans leur logiciel de traitement d'images et définir des options personnalisées qui guideront la façon dont il traite les images.

  2. Charger les images : Ensuite, les utilisateurs sélectionnent le dossier contenant les images de tissus qu'ils souhaitent analyser. Il est important de s'assurer que ces images sont bien préparées pour des résultats précis.

  3. Tracer une ligne de référence : Pour chaque image, les utilisateurs doivent tracer une ligne qui indique l'angle du bec. Cette étape aide FInCH à comprendre comment analyser l'image correctement.

  4. Traiter les images : Une fois que toutes les images sont prêtes, FInCH se met au travail. Il traite les images, appliquant une déconvulsion des couleurs pour séparer les signaux de différentes protéines et génère des images seuil qui mettent en valeur l'expression des protéines.

  5. Générer des rapports de données : Après le traitement, FInCH crée plusieurs types de fichiers contenant des données utiles. Ces fichiers incluent des résumés de l'expression des protéines et des mesures de différentes caractéristiques cellulaires.

Avantages de FInCH

Utiliser FInCH offre plusieurs avantages clairs :

  • Efficacité : Le programme peut traiter beaucoup d'images à la fois, ce qui fait gagner du temps et des efforts aux chercheurs.
  • Précision : FInCH fournit des mesures précises qui sont reproductibles. Cela signifie que d'autres chercheurs peuvent suivre les mêmes étapes et s'attendre à des résultats similaires.
  • Adaptabilité : Le système peut être ajusté pour différents types d'analyses, en faisant un outil utile pour divers besoins de recherche.

Défis et considérations

Bien que FInCH soit un outil puissant, il y a certaines considérations importantes à garder à l'esprit :

  • Qualité des images : La qualité des images d'entrée affecte la qualité des données collectées. Des images mal prises peuvent mener à des résultats inexacts.
  • Compréhension des résultats : Les chercheurs doivent être à l'aise avec l'interprétation des données générées par FInCH. Cela garantit qu'ils peuvent tirer le meilleur parti des informations fournies.
  • Soutien technique : Les utilisateurs peuvent rencontrer des problèmes techniques, surtout s'ils ne sont pas familiers avec les logiciels de traitement d'images. Une bonne compréhension de la configuration et des instructions est essentielle.

Conclusion

FInCH représente une avancée significative dans la façon dont les chercheurs peuvent étudier les processus biologiques à un niveau cellulaire. En simplifiant l'analyse de l'expression des protéines et de la morphologie cellulaire, il permet aux scientifiques de se concentrer sur le tableau plus large tout en garantissant une collecte de données précise. Avec des outils comme FInCH, les chercheurs peuvent continuer à découvrir les détails complexes de la croissance et du développement des organismes vivants, conduisant à une meilleure compréhension et à des perspectives sur l'évolution et l'adaptation.

Alors que le domaine de la biologie évolue, des outils comme FInCH resteront cruciaux pour donner un sens à des données complexes et faire avancer nos connaissances dans les sciences.

Source originale

Titre: FInCH: FIJI plugin for automated and scalable whole-image analysis of protein expression and cell morphology

Résumé: Study of morphogenesis and its regulation requires analytical tools that enable simultaneous assessment of processes operating at cellular level, such as synthesis of transcription factors (TF), with their effects at the tissue scale. Most current studies conduct histological, cellular and immunochemical (IHC) analyses in separate steps, introducing inevitable biases in finding and alignment of areas of interest at vastly distinct scales of organization, as well as image distortion associated with image repositioning or file modifications. These problems are particularly severe for longitudinal analyses of growing structures that change size and shape. Here we introduce a python-based application for automated and complete whole-slide measurement of expression of multiple TFs and associated cellular morphology. The plugin collects data at customizable scale from the cell-level to the entire structure, records each data point with positional information, accounts for ontogenetic transformation of structures and variation in slide positioning with scalable grid, and includes a customizable file manager that outputs collected data in association with full details of image classification (e.g., ontogenetic stage, population, IHC assay). We demonstrate the utility and accuracy of this application by automated measurement of morphology and associated expression of eight TFs for more than six million cells recorded with full positional information in beak tissues across 12 developmental stages and 25 study populations of a wild passerine bird. Our script is freely available as an open-source Fiji plugin and can be applied to IHC slides from any imaging platforms and transcriptional factors. Graphical abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=83 SRC="FIGDIR/small/590413v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (42K): [email protected]@8f9544org.highwire.dtl.DTLVardef@90c99aorg.highwire.dtl.DTLVardef@1a3aa0f_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG Specifications table O_TBL View this table: [email protected]@1d432eaorg.highwire.dtl.DTLVardef@5aa5b0org.highwire.dtl.DTLVardef@133ebf3org.highwire.dtl.DTLVardef@1c7a130_HPS_FORMAT_FIGEXP M_TBL C_TBL

Auteurs: Alexander Badyaev, C. Lee, C. Sanchez Moreno

Dernière mise à jour: 2024-04-26 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.20.590413

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.20.590413.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

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