Contournez les difficultés de l’imagerie 3D haut débit
Grâce aux avancées récentes en matière de technologies d’imagerie, nous sommes à présent en mesure d’observer et d’analyser les réseaux cellulaires complexes en trois dimensions. Grâce à l’imagerie 3D, nous pouvons acquérir et analyser les interactions dans les cellules et les tissus avec plus de détails et une plus grande précision. Cependant, l’imagerie 3D est un processus élaboré comportant de nombreuses complexités, des temps de lecture des images longs aux outils d’analyse à basse résolution et inadéquats.
Voici un résumé des défis courants rencontrés dans l’imagerie cellulaire 3D et comment vous pouvez les surmonter avec l’aide des produits Molecular Devices.
Lumière floue
Il peut être difficile d’obtenir des images 3D nettes, en particulier si vous utilisez la microscopie à large champ. Bien qu’elle fournisse une acquisition d’images rapide, la microscopie à large champ n’élimine pas les signaux flous. Vous obtenez ainsi des images floues avec une lumière floue intense, ce qui entrave votre analyse d’images.
L’alternative est un microscope confocal avec un trou d’épingle qui diminue la sensibilité à la lumière floue lorsque vous vous éloignez de la zone de mise au point, générant des images plus nettes. Le problème survient lorsqu’un seul trou d’épingle doit scanner l’image entière, ce qui prend beaucoup de temps.
C’est là qu’un microscope confocal à disque rotatif (SCDM) peut servir de mise à niveau. Au lieu d’un seul trou d’épingle, un SDCM se compose de centaines de trous d’épingle qui tournent rapidement pour scanner l’image, ce qui permet une meilleure résolution en peu de temps. La technologie confocale à disque rotatif AgileOptix en est un parfait exemple.
Le système d’imagerie à haut contenu ImageXpress® Micro Confocal est doté de la technologie révolutionnaire AgileOptixκ Spinning Disk Confocal qui va encore plus loin avec une source de lumière laser haute intensité pour une pénétration plus profonde des tissus, afin que vous puissiez obtenir des images haute résolution même à partir d’échantillons de tissus épais. Par conséquent, vous pouvez obtenir une image plus nette avec une meilleure visibilité des cellules et au moins une augmentation de 30 % du nombre de cellules.
Longue durée d’acquisition
Avant les technologies de scanning laser 3D, l’obtention d’images de haute qualité nécessitait des expositions prolongées, ce qui était un défi en raison des images 3D qui s’éloignaient du centre du puits. Aujourd’hui, les microscopes confocales s’attaquent à ce problème en mettant en œuvre des sources laser haute intensité.
Les sources à haute intensité présentent plusieurs avantages qui non seulement améliorent la qualité de l’image, mais augmentent également la vitesse de numérisation en réduisant le temps d’exposition.
Par exemple, le système d’imagerie haut contenu ImageXpress® Confocal HT.ai est doté d’une source de lumière laser à 7 canaux avec 8 canaux d’imagerie qui peuvent réduire le temps d’exposition jusqu’à 75 %, ce qui multiplie la vitesse de balayage par 2 dans l’ensemble.
Cela est particulièrement utile avec l’imagerie des protéines fluorescentes jaunes ou cyan qui nécessite l’imagerie de réseaux de protéines complexes avec des hétérogénéités intercellulaires et intracellulaires.
Mise au point automatisée fiable
Il est difficile de se concentrer sur les échantillons présentant des fluctuations thermiques et mécaniques et cela peut perturber l’imagerie séquentielle en particulier. C’est pourquoi votre microscope doit détecter et stabiliser automatiquement les plans focaux. Les systèmes d’autofocus à caméra numérique prennent beaucoup de temps car il existe un processus de préfocus avec une recherche complexe sur une large plage de mise au point.
Grâce aux avancées récentes dans les technologies d’autofocus laser, vous pouvez accélérer la mise au point automatisée sur divers types de plaques, y compris les plaques « organe sur puce » et « U-bottom ».
En particulier, un système d’autofocus hybride comprenant un laser et un autofocus basé sur l’image produira les meilleurs résultats. Ce type d’autofocus est beaucoup plus rapide car le laser ne clignote qu’une seule fois par puits. Pourtant, vous pouvez toujours bénéficier de la compatibilité d’échantillon de la mise au point basée sur l’image. Plus important encore, la quantité minimale d’exposition laser signifie que vous minimisez le risque de phototoxicité, qui est critique dans les tests sur cellules vivantes.
goulot d’étranglement de l’analyse
Les ensembles de données sont souvent volumineux et complexes, leur analyse peut donc prendre des heures. Surmonter ce problème nécessite des outils d’analyse d’images de pointe avec un traitement accéléré, une classification précise des images et une interface utilisateur simple.
Les outils d’analyse d’images Molecular Devices se distinguent par leurs caractéristiques qui répondent à divers besoins d’analyse.
Par exemple, saviez-vous que vous pouviez accélérer votre analyse séquentielle jusqu’à 40 fois grâce au traitement parallèle multithread ? C’est devenu une réalité avec notre logiciel d’acquisition et d’analyse d’images haut contenu MetaXpress® pour l’imagerie 2D et 3D. Un autre défi dans l’analyse d’images est la classification des populations cellulaires pour une caractérisation complète des cellules. C’est là que l’apprentissage machine entre en jeu. Notre logiciel d’analyse d’images IN Cartaκ permet la classification automatique du phénotypage dans les profils cellulaires complexes et volumineux.
Dans les deux outils d’analyse, vous pouvez exécuter des processus avec divers échantillons en quelques minutes avec une expérience utilisateur exceptionnelle.
Pénétration difficile de la lumière
L’une des tâches les plus difficiles de l’imagerie 3D est peut-être la pénétration tissulaire, qui est essentielle pour obtenir des informations sur le comportement biologique complexe de votre échantillon. Si la profondeur de pénétration de votre microscope est limitée, la qualité de l’image diminue à mesure que la lumière est dispersée ou absorbée dans des échantillons de tissus épais.
Comme nous l’avons mentionné précédemment, la microscopie confocale peut fournir une meilleure résolution, mais d’autres développements peuvent traduire ce succès en une pénétration tissulaire profonde.
La capacité de contraste du microscope est critique pour la suppression de la lumière floue, ce qui permet une meilleure détection de la fluorescence émise par l’échantillon. Cela peut être obtenu grâce à un trou d’épingle qui rejette le signal flou. Le contraste peut être obtenu encore plus rapidement si vous avez plusieurs pinholes qui sont en communication constante l’un avec l’autre pendant la numérisation de l’image.
Enfin, l’association de la microscopie confocale et de l’optique laser haute intensité permet une pénétration plus profonde en envoyant des longueurs d’onde de lumière plus longues pour exciter les échantillons de fluorescence sans endommager l’échantillon ni diffuser la lumière.
Extraction de données haut contenu
Imaginez que vous essayez de visualiser des données multi-puits ou multi-plaques. Avec un logiciel d’imagerie 3D autonome, vous devrez probablement basculer entre les applications pour afficher plusieurs vignettes d’images et cartes thermiques.
Pour rendre l’exploration de données plus pratique, vous avez besoin d’un logiciel informatique qui peut intégrer l’acquisition d’images à l’analyse d’images et à l’informatique afin de pouvoir analyser les données directement à partir de l’image originale. Dans cette optique, Molecular Devices a développé le logiciel informatique haut contenu AcuityXpressκ .
Le logiciel est doté d’une fonction de zoom interactif qui vous permet de naviguer facilement entre les images et les données numériques. Avec cette technologie, vous êtes aux commandes lorsque vous déterminez le niveau de détail, qu’il s’agisse d’un zoom sur une image de haute qualité individuelle ou d’une visualisation globale de toutes les images et données sur un seul écran.
Outre la navigation de pointe, le logiciel AcuityXpress offre une pléthore d’outils d’analyse et de calcul pour vous permettre d’interpréter des données complexes et plusieurs paramètres à la fois.
Conclusion
L’imagerie 3D peut apporter des informations plus approfondies sur le comportement complexe de vos échantillons ; cependant, elle s’accompagne de certains défis. Chez Molecular Devices, nous nous efforçons de vous accompagner à chaque étape du processus d’imagerie pour vous guider vers votre solution spécifique : de l’obtention d’images plus nettes en quelques minutes à leur organisation dans un système logiciel centralisé, nous vous aidons à faire progresser la découverte.
En savoir plus sur le criblage haut contenu avec la technologie AgileOptix et sa combinaison de lasers à l’état solide puissants, d’objectifs à immersion dans l’eau, d’un capteur CMOS scientifique et d’un disque rotatif double avec cinq géométries de disque différentes. Ou contactez-nous pour plus d’informations.