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3D image analysis tool development for high-content screening

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Volumetrische Bildgebung für die Wirkstoffforschung

High Content Screening (HCS) oder quantitative zelluläre Bildgebung ist eine leistungsfähige Methode, mit der sich viele Funktionen gleichzeitig in komplexen biologischen Systemen untersuchen lassen. EU-finanzierte Wissenschaftler haben dieser eine neue Dimension gegeben, um die Wirkung zu vergrößern.

Gesundheit

HCS fängt die Zelldynamik bei subzellulärer räumlicher Auflösung auf. Sie ist in der frühen Wirkstoffforschung wichtig, da sie den Wissenschaftlern die Möglichkeit gibt, die Auswirkungen von potenziellen Medikamenten auf subzelluläre Prozesse und Strukturen zu testen. Bisher hat die automatisierte Bildverarbeitung, ein kritischer und geschwindigkeitsbestimmender Schritt im HCS-Workflow, nur die zweidimensionale Struktur erfasst. EU-Mittel unterstützten die Entwicklung eines modernen dreidimensionalen (3D) Bildverarbeitungsframeworks im Rahmen des Projekts "3D image analysis tool development for high-content screening" (HCS IMAGING). Die Software, die Daten von konfokalen mikroskopischen Bildstapeln nehmen soll, extrahiert multidimensionale Informationen und schafft statistisch gültigen Listen von Genen oder mit einer bestimmten Hypothese zusammenhängende Verbindungen. Die Anwendung dieser Bildverarbeitungsplattform hat zahlreiche wissenschaftliche Bereiche bereits voran gebracht. Dazu gehören Hypertrophie menschlicher Herzmuskelzellen, die Umprogrammierung der Funktion sekretorischer Granula und die Wirkmechanismen einer Bakterienart. Die Ringversuche haben zu mehreren hochkarätigen Publikationen geführt. Ferner wurde die Plattform in der Wirkstoffentwicklung verwendet, um Regulatoren der Autophagie, einem zellulären Prozess, der an neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt ist, zu ermitteln. Die Moleküle sollten dazu beitragen, die Wirkstoffforschung zu fokussieren und einige der damit verbundenen Erkenntnisse könnten zu Patenten führen. Das EU-finanzierte HCS IMAGING-Projekt hat den Stand der Technik eines bereits leistungsfähigen zellulären Bildgebungswerkzeugs voran gebracht. Die Möglichkeit der Visualisierung in 3D und nicht nur in 2D hat ein neues Fenster auf die zellulären und subzellulären Strukturen eröffnet, die an Gesundheit und Krankheit beteiligt sind. Es wird erwartet, dass diese eine neue Ära der Wirkstoffforschung mit großen Auswirkungen auf globale Gesundheit und Lebensqualität einläuten wird.

Schlüsselbegriffe

High Content Screening, zelluläre Bildgebung, Wirkstoffentwicklung, 3D, konfokale mikroskopische, Hypertrophie, Autophagie, neurodegenerativ

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