BigStitcher: Precisie 3D-weefselimaging gemaakt simpel

• Onderzoekers bouwden een nieuw softwareprogramma om biologische analyse makkelijk te maken.
• Het verwerkt grote datasets automatisch en stelt interactieve visualisatie, snelle en nauwkeurige uitlijning, en real-time fusie in.

Moderne lichtmicroscopische methoden — zoals monsteropruiming en expansiemicroscopie — bieden gedetailleerde inzichten in organen, maar ze genereren enorme hoeveelheden data die extreem moeilijk te verwerken zijn.

Deze methoden, met de hulp van geavanceerde light-sheet microscopen, staan wetenschappers toe om grote monsters snel te verwerken. Echter, dergelijke procedures produceren excessive data (in terabytes), wat het voor wetenschappers moeilijk maakt om door de data te zeven en te organiseren.

Om orde in de chaos te brengen, heeft een team internationale onderzoekers een softwareprogramma genaamd BigStitcher gebouwd dat het biologische analyseproces vereenvoudigt. Het herstelt de complexe data op een manier dat het resultaat eruitziet als een Google Map in 3D-modus.

Wat doet het?

Met BigStitcher kunnen wetenschappers een overzicht krijgen van het grotere plaatje: ze kunnen inzoomen op een specifieke positie om individuele structuren te analyseren bij de gewenste resolutie.

Specifieker stelt het softwareprogramma interactieve visualisatie, snelle en nauwkeurige uitlijning, real-time fusie, deconvolutie en ruimtelijk opgeloste kwaliteitsschatting van multi-tegel, multi-view datasets in. Het kan de grootte van monsters verdubbelen terwijl het optische effecten compenseert en de nauwkeurigheid verbetert.

Het reconstrueren van dergelijke grote datasets met nauwkeurigheid vereist compensatie voor verschillende soorten afbeeldingen en intensiteitstransformaties die geïntroduceerd worden door het acquisitieproces. Daarom bouwde het onderzoeksteam een interactief stapsgewijs proces dat compenseert voor alle relevante transformaties terwijl het ruimtelijk gelokaliseerde feedback geeft over de kwaliteit van verkregen data.

Referentie: Nature Methods | DOI:10.1038/s41592-019-0501-0 | MDC

Er is een zoomfunctie die biologen in staat stelt in te zoomen en kleine details in hoge resolutie te visualiseren. Dit kan hen helpen antwoorden te vinden op verschillende vragen. Bijvoorbeeld

• Waar precies in de hersenen vindt celdeling plaats?
• Waar eindigen bepaalde neuronale projecties?
• Waar wordt RNA tot expressie gebracht?

Het programma verwerkt data automatisch: het beheert efficiënt grote afbeeldingen, sparse datasets, kwaliteitsschatting en interactieve fusie.

Twee virtuele rechte-doorsneden door het zenuwstelsel van een vruchtenvlieglarve

BigStitcher presteert beter dan bestaande software qua prestaties, functionaliteit en gebruikersinteractie. Het duurt slechts tientallen minuten om grote datasets automatisch te reconstrueren en ondersteunt opgeruimde monsters, conventionele 2D en 3D confocal en wide-field acquisities, alsof getegelde multi-view light-sheet acquisities.

Deze functies maken BigStitcher een must-have tool voor verschillende laboratoria. Het is geïmplementeerd in ImgLib en gedistribueerd binnen het Fiji-framework.

Lees: Nieuwe Bioreactor Gebruikt Kleine Stukjes Hartweefsel Om Kloppend Hart Na Te Bootsen

Het beste is dat het programma geen intensieve berekeningsbronnen vereist. U kunt het op elke standaardcomputer draaien en gemakkelijk data delen met uw teamleden.

En aangezien het een open-source tool is, kan iedereen het gratis downloaden. De nieuwste stabiele release is beschikbaar op GitHub.