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El equipo de investigación reduce los tiempos de barrido en un 88 % con el software de automatización de microscopía y adquisición de imágenes MetaMorph

Laboratory of Mucosal Barrier Pathobiology, Departamento de Anatomía Patológica, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School

Jerrold R. Turner, M.D., Ph.D., profesor de Anatomía Patológica y Medicina

Shabnam Abtahi, MD, investigadora posdoctoral

Software de automatización de microscopía y análisis de imágenes MetaMorph®

El reto

Los campos de investigación principales del equipo del Laboratory of Mucosal Barrier Pathobiology, Departamento de Anatomía Patológica, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School son la biología epitelial y mucosa, la fisiopatología gastrointestinal y los mecanismos de regulación de las uniones estrechas a nivel molecular. Como parte de este trabajo, el Dr. Turner, profesor de Anatomía Patológica y Medicina, y sus colegas usaban micromatrices de tejido para la inmunotinción de 40 o 50 muestras en un único portaobjetos. Desafortunadamente, no disponían de un sistema comercial de barrido de portaobjetos integral en su laboratorio y ninguna de las instalaciones centrales que usaban tenía sistemas de barrido de portaobjetos de fluorescencia. Las soluciones alternativas requerían el barrido del portaobjetos entero, incluidas muchas zonas que no tenían tejido, y tardaban más de 24 horas por portaobjetos. El equipo de investigación buscaba desarrollar un sistema de barrido de portaobjetos automático fácilmente implementable que permitiera la selección de un número infinito de regiones de interés (ROI) individuales y controlar el enfoque de una forma más eficaz. Además, necesitaban un sistema que fuera fácil de usar, permitiera un ajuste fácil de las variables, como los canales de fluorescencia y los tiempos de exposición, y proporcionara asistencia para la selección de ROI y la revisión de las imágenes.

“[El uso de MetaMorph] se compara favorablemente con los sistemas comerciales con microscopio. Puesto que MetaMorph ejecuta el sistema, permite una flexibilidad completa para modificar cualquier aspecto del sistema, incluyendo la modalidad de adquisición de imágenes, los objetivos utilizados, las fuentes de iluminación, los filtros y las cámaras”.

El equipo del Dr. Turner reduce los tiempos de barrido en un 88 % con la automatización de microscopía MetaMorph

La solución

Con la ayuda de Molecular Devices, el equipo del Dr. Turner desarrolló un conjunto de revistas personalizadas que incorporan el módulo ScanSlide y funcionan conjuntamente a las que se accede a través de una barra de tareas unificada que guía al usuario. Este protocolo permite:

  • el barrido automático de múltiples regiones de interés
  • selección de ROI asistida
  • enfoque personalizado y fiable basado en software
  • revisión simple, semiautomática y rápida de imágenes previas
  • unión rápida de imágenes de alta calidad

Como resultado, el equipo del Dr. Turner ahora puede realizar un barrido con un objetivo 20X de un portaobjetos con cuarenta cilindros de tejido de 3 mm teñidos en cinco canales en menos de 4 horas. El Dr. Turner explica que “esto se compara favorablemente con los sistemas comerciales con microscopio. Puesto que MetaMorph ejecuta el sistema, permite una flexibilidad completa para modificar cualquier aspecto del sistema, incluyendo la modalidad de adquisición de imágenes, los objetivos utilizados, las fuentes de iluminación, los filtros y las cámaras. Por ejemplo, recientemente añadimos una fuente de luz intercambiable (Lumencore Aura III), una rueda de filtros de emisión motorizada (Ludl) y un dicroico multicanal (Semrock) para eliminar el tiempo perdido mientras nuestro microscopio cambiaba los cubos de filtros (~1 segundo por cambio). Esto redujo otra hora nuestro tiempo de adquisición de imágenes”.

Los resultados

  • Este sistema ha permitido a los investigadores realizar barridos de numerosas micromatrices de tejido de ratones de experimentación (Graham et al., 2019; Kuo et al., 2019; Nalle et al., 2019; Raju et al., 2020) y biopsias de tejido humano (Turner, 2020).
  • Se han recopilado más de 5​000 imágenes escaneadas en el Atlas de Transporte Intestinal de acceso público (https://jrturnerlab.com/database-viewer/atlas-of-intestinal-transport/).
  • La publicación de la revistas y los protocolos actuales (Abtahi et al. 2021) junto con un vídeo de instrucciones se pueden ver y descargar en https://jrturnerlab.com/publication/a-simple-method-for-creating-a-high%e2%80%90content-microscope-for-imaging-multiplexed-tissue-microarrays/.