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Automatisierte Mikroskopie und Zellzählung
Wir haben ein Bildaufnahme- und Auswertesystem zur automatischen, mikroskopischen Auswertung vergleichsweise einfacher Proben entwickelt. Die Anwendung liegt z. B. in der Zählung von in Lösung befindlichen Bakterienzellen, welche auf Filtermembranen filtriert und immobilisiert sind.
Das System ist in der Lage, Bildausschnitte schlechter Qualität bzw. mit ungenügendem Fokus bereits vor der Auswertung automatisiert und ohne Nutzerinteraktion von der weiteren Bearbeitung mit einer hohen Zuverlässigkeit (>95 %) auszuschließen. Es können pro Tag bis 50 FISH-gefärbte Proben jeweils mit bis zu 2000-3000 gezählten Zellen bearbeitet werden.
Es besteht aus zwei Modulen:
Das erste Modul MPISYS (gelb) erlaubt das automatisierte Erkennen der Proben (in diesem Fall Filterstückchen mit Planktonproben auf Objektträgern) und die anschließende automatische Aufnahme entsprechender mikroskopischer Bildserien.
Das zweite Modul ACMEtool (blau) dient der Zellzählung auf den von MPISYS gemachten mikroskopischen Bildern. Eine manuelle Beurteilung der Bilder und die Einstellung der Zählparameter ermöglichen eine hohe Zählgenauigkeit.
Instrumente
- Zeiss Axioimager.Z2m
Vollmotorisiertes und softwaregesteuertes Mikroskop für automatisierte Hochdurchsatz-Zellzählungen sowie zur Erstellung von Übersichtsaufnahmen ganzer oder teilweiser Objektträger.
Konfigurationen
- motorischer Mikroskoptisch für bis zu 8 Objektträger mit Piezoantrieb
- mikroskopische Bildaufnahme mit Zeiss Kamera AxioCam 702 mono oder MRm
- LED-Beleuchtungssystem (Zeiss Colibri 7) für schnelle Wechsel zwischen den Fluoreszenzkanälen (385, 469, 555 oder 590, und 631 nm) in Kombination mit einem Multibandfilter
- Übersichtsbildaufnahme ganzer Objektträger mit 1x Objektiv
Die Systemsteuerung erfolgt mit dem 'MPISYS Program' über Zeiss AxioVision VBA auf Basis von Entwicklungen und Methoden von Zeder et al., 2006-2011, sowie Bennke et al., 2016.
- Zeiss Axioplan 2
Automatisiertes Hochdurchsatz-Zellzählsystem für die Analyse an Bord von Forschungsschiffen
Konfigurationen
- motorischer Mikroskoptisch Märzhäuser EK 14 für bis zu 2 Objektträger
- mikroskopische Bildaufnahme mit Zeiss Kamera AxioCam 702
- Übersichtsbildaufnahme ganzer Objektträger mit Logitech 905 C Webcam
- LED-Beleuchtungssystem (Zeiss Colibri 7) für schnelle Wechsel zwischen den Fluoreszenzkanälen (385, 469, 555 oder 590, und 631 nm) in Kombination mit einem Multibandfilter
Die Systemsteuerung erfolgt mit dem 'MPISYS Program' über Zeiss AxioVision VBA auf Basis von Entwicklungen und Methoden von Zeder et al., 2006-2011, sowie Bennke et al., 2016.
Es wurde auf den seegehenden Forschungsausfahrten UltraPac (SO 245) in 2015/16, der Arktisausfahrt (MSM 56) in 2016 und dem Atlantic Meridional Transect (AMT 22) in 2012, erfolgreich eingesetzt.
Software
- Automatisierte Zellzählung (ACMEtool)
Die automatische Zellzählung auf Mikroskopbildern erfolgt mit der Software ACMEtool.
ACMEtool (Automated Cell Measuring and Enumeration Tool) wurde von M. Zeder entwickelt (technobiology).
Das Programm ermöglicht die parallele Bildanalyse von mehreren Fluoreszenzkanälen und wurde für die Analyse von mit FISH und DAPI gefärbten Bakterienzellen aus filtrierten Wasserproben entwickelt. Es kann sowohl für einfache Zellzählungen als auch für komplexe Experimente verwendet werden, wie z. B. Mikroautoradiographie in Kombination mit FISH oder geneFISH. Es liefert Werte zur Morphologie und Signalstärke und kann auch für andere Objekte angepasst werden.
Das Programm benötigt Graustufenbilder (8 bit) mit einem speziellen Datei-Namenschema, welches in der ersten Videoanleitung erklärt wird.
Seit 2018 übernimmt das MPI Bremen die Fortführung der Softwareentwicklung und Fehlerbehebung.
Das Programm ist für nichtkommerzielle Zwecke frei verfügbar. Die Nutzung erfolgt auf eigenes Risiko. Es wird keinerlei Gewährleistung in irgendeiner Art und Weise übernommen und es gibt keine Garantie für die Richtigkeit der erzeugten Ergebnisse. Für Fragen wenden Sie sich bitte an: A. Ellrott
Software download:
Installation: Entpacken und kopieren Sie den kompletten ACMEtool3-Ordner auf Ihre lokale Festplatte und öffnen Sie die Anwendungsdatei „ACMEtool3_2021-04-02“. Normalerweise ist keine weitere Installation nötig, da das benötigte Microsoft Net Framework 4.7.2 üblicherweise schon auf den meisten aktuellen Rechnern vorhanden ist.
Referenz – um ACMEtool zu zitieren, nutzen Sie bitte:
Bennke, Christin M., Greta Reintjes, Martha Schattenhofer, Andreas Ellrott, Jörg Wulf, Michael Zeder, and Bernhard M. Fuchs. 2016. ‘Modification of a High-Throughput Automatic Microbial Cell Enumeration System for Shipboard Analyses’. Applied and Environmental Microbiology 82 (11): 3289–96. https://doi.org/10.1128/AEM.03931-15.
Referenzen
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- Bennke C.M., Reintjes G., Schattenhofer M., Ellrott A., Wulf J., Zeder M., Fuchs B.M. 2016. Modification of a High-Throughput Automatic Microbial Cell Enumeration System for Shipboard Analyses. Appl. Environ. Microbiol. 82:3289-96. [PMID:27016562]
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