Software-Tool zur automatischen Beurteilung von Sarkomeren in Muskelzellkulturen
2022
Leiden University Medical Center, Leiden, Niederlande
Sarkomere sind die strukturellen Einheiten des kontraktilen Apparats in Herz- und Skelettmuskelzellen. Die Bewertung der Sarkomerlänge, -ausrichtung und -organisation gibt Aufschluss über Krankheiten und Arzneimittelreaktionen in quergestreiften Muskelzellen und -modellen, von Kardiomyozyten und Skelettmuskelzellen, die aus menschlichen pluripotenten Stammzellen gewonnen wurden, bis hin zu adulten Muskelzellen, die vom Menschen isoliert wurden. Die Quantifizierung der Sarkomerlänge ist jedoch in der Regel zeitaufwändig und anfällig für benutzerspezifische Selektionsverzerrungen. Es gibt zwar automatisierte Analysepipelines, diese erfordern jedoch häufig entweder spezielle Software oder Programmierkenntnisse. Darüber hinaus sind diese Pipelines oft nur für eine Art von Zellmodell in vitro konzipiert. Hier wurde ein einfach zu implementierendes Protokoll und Software-Tool für die automatisierte Quantifizierung der Länge und Organisation von Sarkomeren in einer Vielzahl von In-vitro-Modellen der quergestreiften Muskulatur vorgestellt: Zweidimensionale (2D) Kardiomyozyten, dreidimensionales (3D) kardiales Mikrogewebe, isolierte adulte Kardiomyozyten und 3D-Skelettmuskeln aus Gewebe. Auf der Grundlage eines bestehenden mathematischen Algorithmus erkennt diese Bildanalysesoftware (SotaTool) automatisch die Richtung, in der die Sarkomerorganisation über das gesamte Bild am höchsten ist, und liefert die Länge und Organisation der Sarkomere. Es wurden auch Videos von lebenden Zellen während der Kontraktion analysiert, was die Messung von Kontraktionsparametern wie fraktioneller Verkürzung, Kontraktionszeit, Relaxationszeit und Schlagfrequenz ermöglicht. Dieses Protokoll enthält eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Vorbereitung, Abbildung und automatische Quantifizierung von Sarkomeren und Kontraktionsmerkmalen in verschiedenen Arten von In-vitro-Modellen und bietet eine grundlegende Validierung und Diskussion der Grenzen des Software-Tools.
Software tool for automatic quantification of sarcomere length and organization in fixed and live 2D and 3D muscle cell cultures In vitro
Berend J. Van Meer
Eingestellt am: 14.12.2022
[1] https://currentprotocols.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cpz1.462
