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MetaMorph 显微镜自动化及图像分析软件

先进的图像采集和分析

MetaMorph® 显微镜自动化及图像分析软件是自动化显微镜采集、设备控制和图像分析领域的行业标准, 在过去的25年里帮助显微成像学家加深了对细胞形态、功能和行为的理解。该系统通过“glue”的理念, 轻松地将不同的荧光显微镜硬件和外围设备集成到单个定制的工作站中, 同时为对获取的图像进行有意义的分析提供所有必需的工具。该软件提供了许多简单易用的应用模块, 可用于生物学特异性分析, 如细胞信号传导、细胞计数和蛋白质表达。

  • 实时超高分辨率图像处理通过 GPU 硬件加速支持实现。可分辨大小低至 20nm 空间和 40nm 轴向的亚细胞物体。
  • 具有支持大量硬件设备的驱动程序允许研究人员构建定制化的成像系统, 以满足其特定的应用需求。
  • 多维采集 (MDA) 模块允许用户使用简单的引导式用户界面执行复杂的拍摄程序。
  • 整合形态测量分析 (IMA) 基于形态测量参数(例如形状、大小或 OD)的任意组合进行测量, 并将物体分类为精细的用户自定义类别。
  • 关联的图像、图表和表格允许用户轻松地查看、分类和将图像与所对应数据进行关联。
  • 专有的设备和照相机 Streaming 技术可加速图像捕获速率, 同步在采集期间将图像传输到内存, 可在实验应用中捕获动态细胞事件(如活细胞/动态成像)。
  • 自定义journals功能可以进一步自动化采集、处理和分析例程, 且支持使用图形编辑器上的拖放界面进行轻松创建。
  • 具有 3D 测量的 4D 查看器功能, 可帮助实现多维数据组、堆叠图像和序列图像的可视化, 例如多个 Z 部分、波长、时间点和位置等。多维图像数据可以被二值化为离散物体, 用于 3D 等值面观察和旋转。
  • 玻片扫描模块可自动采集面积大于单个视野的多个图像, 然后将它们拼接在一起。该技术对大型组织样本非常实用, 因其可在拼接实验中避免进行推测, 以确保实验可重复性
  • 实时重放功能可捕获实时事件, 如 FRAP、FRET 和其他基于激光的研究、time lapse 实验、活细胞成像和数字显微镜。
  • 图像增强功能指诸如标准核心和形态测量滤镜、图像算法和堆叠可视化功能, 这些功能可增强原始图像中不宜辨别的图像特性, 以便后续的分析和展示更加丰富的内容。

与研究人员共同开发的 MetaMorph 软件为各种特定实验应用提供一系列工具。这些 MetaMorph 软件应用模块均为实验而定制, 旨在使常规但有时又非常复杂的特殊分析更加简便。

微核应用模块

微核应用模块主要基于核形态学对细胞进行遗传毒性应用分类, 但对于细胞健康或多核细胞群体亦非常实用, 同时具有用于分析细胞凋亡、坏死或用于区分大细胞旁任何小结构(如酵母芽)的额外标记物。

  • 基于细胞形态、细胞核数目、微核与细胞核的距离、微核与“小泡”或“芽”的关系, 采用专有的表型区分算法实现细胞(微、单、双或多核)的高度精确分类。
  • 仅需要一个荧光染色(核染色)即可识别各类细胞, 消除了对细胞质染色的需要, 从而节省了样品制备、图像采集和分析的时间。
  • 可使用两个额外的荧光标记进行进一步的表型分析, 例如通过转染标记来鉴定转染的细胞, 或通过着丝粒标记来区分源于clastogens (其产生无着丝粒染色体片段)的微核或源于aneugens (其导致整个染色体缺失)的微核。
微核应用模块
图像分割处理之前(左)和之后(右)的细胞核图像。
模块处理后并高亮显示的微核, 双核和多核细胞。共有超过60种图像测量参数和超过
30种细胞测量参数帮助鉴定基因毒性研究相关的很宽范围的众多表型。

神经生长应用模块

神经轴突生长应用模块旨在测量和表征神经生长, 细胞突从细胞体延伸的过程, 即神经元发育的自然过程。神经突生长的抑制或刺激与各种神经失调或损伤密切相关, 包括中风、帕金森病、阿尔茨海默氏病和脊髓损伤。

  • 只有成像方式才能完成的独特测定
  • 比手动追踪和计数更快的得到准确稳定的结果
  • 基于每个视野或每个细胞的输出参数可包括神经生长计数、平均或最大长度、分支、笔直度、细胞数或细胞体大小或显著生长细胞所占百分比等
神经轴突生长应用模块
(左)有荧光染色的神经元的图像。(右)图像分割后。每一个生长部分指定给一个细胞体。
随后测量所有的生长和细胞体。(由 Rinat Neuroscience 公司 Kris Poulsen 与 Davide Foletti 提供数据)

血管生成应用模块

血管生成应用模块可帮助实施管生成分析, 可作为血管生成的模型实验系统之一。促进或抑制血管形成是癌症、糖尿病和其他血管疾病研究的焦点之一。

  • 利用 MetaXpress 软件的 Z-stack 采集功能来捕获血管形成的三维状态
  • 分析 z 轴序列照片的景深拓展图像, 通过测量面积、长度、分支数和节点数来描述血管形成
血管生成应用模块
人乳腺上皮细胞 (HMEC-1) 的血管形成。(左)3D 拍摄(中)Best focus算法将 Z 系列图像叠加而成的
单一图像 (右)模块鉴定的血管和节点(由 BD Biosciences 公司提供数据)

有丝分裂应用模块

有丝分裂指数应用模块旨在定量和鉴别有丝分裂期和间期细胞, 作为肿瘤药物开发项目的关键工具之一, 此应用模块可帮助更深的了解那些通过阻止癌细胞有丝分裂来抑制不受调控的细胞增殖的药物。

有丝分裂指数应用模块
(左)Nocodazole 处理 CHO-K1 细胞18 小时后使用有丝分裂阻滞标记物染色。
(右)图像分区后绿色图例标记有丝分裂细胞, 红色标记间期细胞核。

细胞周期应用模块

细胞周期应用模块可对处在细胞周期的各个阶段的细胞进行分类和定量, 以研究细胞周期进程。在健康的非癌变细胞中, DNA 损伤、低氧、代谢变化或纺锤体破坏等应激均可导致细胞周期检查点的触发和细胞周期阻滞。癌细胞通常会失去检查点, 从而即使在相应应激性条件下出现不可控制地分裂。使用适当的工具, 研究人员可以筛选诱导癌细胞细胞周期阻滞或细胞死亡的药物。

  • 仅使用核染色即可区分 5 个细胞周期阶段(G0/G1、S、G2、M 早期或晚期)。
  • 当使用低放大倍数时, 支持选择使用特异性荧光染料检测有丝分裂, 以更好地区分 M 期细胞。
  • 支持检测凋亡的标记物, 以检测触发细胞凋亡的条件。
  • 交互式颜色标注的图像, 可轻松设置分类阈值。
细胞周期应用模块
针对细胞周期的 5 个阶段对细胞进行分类和定量。交互式颜色显示的图片允许用户简便的设置分类阈值。

单极纺锤体检测应用模块

单极检测应用模块可监测双极纺锤体形成的扰乱, 这是一种可被药物成功利用的机制, 如 monastol 可以通过有丝分裂来阻止癌细胞的生长。该模块能定量分析 DNA 探针和微管探针染色的有丝分裂期细胞中的单极或双极纺锤体。

单极纺锤体检测应用模块
(左)经过 monastrol 处理并染色了 β-tubulin 的 3T3-L1 小鼠成纤维细胞。用 Hoechst 染色的细胞核。(右)模块鉴定的间期细胞(红), 双极纺锤体(蓝)和单极纺锤体(绿)。

细胞分类应用模块

细胞分类应用模块是一个通用且灵活的解决方案, 可用于分辨第二荧光探针标记的细胞亚群, 是检查转染效率、通路激活(激酶)或脂肪形成的理想方法。

  • 通过核染色或全细胞染色标记所有细胞, 并且仅目标细胞会显示出第二荧光基团的靶点染色
  • 灵敏的鉴别 DNA 损伤、分化或其他选择性激活的细胞
  • 低放大倍率和高放大倍率一样准确
  • 输出结果可以是数量、阳性百分比、阴性百分比、包括每个细胞的荧光强度值、视野的总值或平均值。
细胞分类应用模块
(左上)用 DAPI 标记的 HeLa 细胞。(左下)靶点标记物的免疫染色。(中上)细胞分类鉴别所有细胞核(红色)。(中下)细胞分类模块鉴定的免疫染色阳性结构。(右)叠加展示的标志物阳性染色(绿)和阴性染色(红)。
 

核计数应用模块

核计数应用模块可自动精确计数大多数细胞类型的细胞核, 是细胞增殖、细胞计数或细胞迁移研究的理想方法。即使当背景不均匀时, 这些模块亦可计数细胞核, 并且与简单阈值法分区相比, 可提供更好的分区。

  • 模块对细胞核的识别主要考虑核尺寸和不同的背景强度
    • 会自动分割粘连在一起的物体
    • 用户之间的一致性更高, 且比手动计数更快。
    • 比流式细胞术更容易且更快(流式细胞术是一种需要使用胰酶化细胞的低通量方法)
核计数应用模块
(左)图像具有不均匀的照明和粘连在一起的细胞。(右)模块识别并将粘连在一起的细胞分割成单个的细胞(红色箭头指示)

适应性本底校正功能可以补偿不均一的背景荧光强度, 哪怕当一个区域的图像背景荧光强度高于另一个区域的细胞核荧光强度。

细胞健康应用模块

细胞健康应用模块可将细胞状态分为活细胞、早期凋亡、晚期凋亡或坏死细胞。

  • 细胞核或细胞质染色的 3 种波长检测 
  • 基于标记物的荧光强度, 将细胞分为活细胞、坏死细胞和早/晚期凋亡细胞
  • 逐个视野位置分析的数据, 包括计数、百分比、总面积、平均面积和强度
  • 逐个细胞的数据, 包括健康状态、面积和荧光强度测量
  • 经验证与大多数常见细胞健康染料兼容, 如 Yo-Pro 1、Annexin V 或 CellEvent Caspase 3/7 用于验证凋亡, Propidium Iodide 用于验证坏死, 或采用线粒体毒染料(如 JC-1 或 JC-10)研究线粒体电位的丢失
细胞健康应用模块
(左) 细胞用 1 μM Staurosporine处理 12 小时 并使用Hoechst 33342, YO-PRO-1 和 PI染色 (右),
图像分析结果以颜色叠加的方式显示在原始图像上。活细胞核以绿色显示。蓝色表示早期凋亡。
晚期凋亡细胞核以紫色显示。坏死细胞核以红色显示。

细胞活/死应用模块

细胞死活应用模块可兼容市售的设计用于研究细胞增殖或死亡的存活/死亡检测试剂盒。通常用于监测与癌症相关的细胞增殖、因神经肌肉疾病(如阿尔茨海默病和帕金森病)或细胞毒性和凋亡事件导致的细胞死亡。

  • 2 种波长可存在于细胞的任何部分, 而不一定是细胞核
  • 基于标记物的荧光强度将细胞分为活细胞或死细胞
  • 逐个视野位置分析的数据, 包括计数、百分比、总面积、平均面积和强度
  • 逐个细胞数据, 包括细胞分类、面积和荧光强度测量值
细胞活/死应用模块
(左)用 1μM Staurosporine 处理细胞。(右) 红色 标记活细胞, 绿色标记死细胞。

颗粒度应用模块

颗粒度应用模块可用于分析点状结构, 例如受体内吞时的靶分子聚集或在核内聚集或甚至线粒体内点状形态等结构。

颗粒度应用模块
U2OS 细胞(左), 颜色叠加(右)。即使在高荧光背景的细胞中, 模块也能分辨出颗粒物和细胞核(红色箭头)
  • 需要 Windows XP, Windows 7或 Windows 8
  • MetaMorph 软件可在 32 位和 64 位操作系统下运行。请注意, 并非所有硬件驱动程序都与 64 位系统兼容。勾选此处可获得最新的硬件驱动器状态。

不同 MetaMorph 软件产品的比较请参见此处

  • 采用 MetaXpress ® 高内涵分析软件可进行无缝文件共享和分析
  • 直接通过 ImageXpress ® Micro 和 ImageXpress Ultra高内涵筛选系统进行分析数据。
  • 可与来自第三方供应商的兼容产品。有关完整的详细列表, 请参阅我们的硬件兼容性链接

相关资源

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应用

相关网络研讨会

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产品支持

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引用次数*:18,700

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* 截至 2015 年 8 月 13 日。资料来源:Google Scholar。搜索结果包括“MetaMorph”和“MDS”。