高內涵在模式生物中的應用

生命科學研究離不開各式各樣的模式生物，模式生物由于其結構簡單、生活周期短、培養簡單、基因組小等特點，在生物醫學等領域發揮重要作用。模式生物作為材料不僅能回答生命科學研究中最基本的生物學問題，對人類一些疾病的治療也有借鑒意義。常見的模式生物有真菌中的酵母，低等無脊椎動物中的線蟲，昆蟲綱的果蠅，魚綱的斑馬魚，哺乳綱的小鼠以及植物中的擬南芥。

高內涵系統不僅僅適用于各種各樣的細胞模型，對各種小型的模式生物也非常友好，通過將這些模式生物做一些預處理，放在微孔板中，我們就可以用高內涵系統來拍攝和分析它們。本期和下期，我們將隆重介紹高內涵與這些模式生物的故事。

酵 母

常用于模式生物的酵母有兩個物種：出芽酵母和裂殖酵母，以出芽酵母為例，其細胞為球形或者卵形，直徑5–10μm。其繁殖的方法為出芽生殖。使用高內涵系統，可以觀察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。

實驗一

Hoechst 33342 染色酵母活細胞，通過63倍水浸式物鏡拍攝酵母細胞，高內涵分析軟件Harmony自動識別酵母細胞，PhenoLOGIC人工智能算法區分出芽細胞：

實驗二

酵母細胞器相關蛋白的標記，紅色標記整個酵母細胞，綠色為不同細胞器，高內涵分析軟件Harmony可識別不同的細胞器結構，分析其熒光強度、形態學參數和紋理參數^[1]。

下圖為突變體中蛋白定位發生變化^[1]。

斑馬魚

斑馬魚也是成熟且常見的模式生物，常用于疾病研究中。斑馬魚成魚體長5cm左右，幼魚0.5-2cm，全身透明。一般首先對斑馬魚進行麻醉，再進行高內涵拍攝。

實驗一

斑馬魚曲度的研究，毒性處理或一些基因突變會導致斑馬魚的曲度發生變化，高內涵分析軟件Harmony可分析斑馬魚的軸向長度、曲率、彎曲角度等參數：

實驗二

斑馬魚血管研究，斑馬魚全身透明，一直以來都是非常好的心血管研究模式生物，通過20倍水浸式物鏡（NA1.0）對斑馬魚血管進行成像，高內涵分析軟件Harmony可通過一系列算法識別熒光標記的斑馬魚血管結構，也可對血管結構做3D重構，分析血管長度、熒光強度等參數：

參考文獻

1.Yeast Proteome Dynamics from Single Cell Imaging and Automated Analysis. Cell. 2015 Jun 4;161(6):1413-24. doi: 10.1016/j.cell.2015.04.051.