高通量体内外心肌细胞和心肌收缩多功能量化跟踪分析系统

背景：

收缩的量化对于研究心脏病、损伤和药物反应至关重要。 虽然有许多评估收缩性的技术，但大多数都依赖于昂贵的专用硬件和的信息学，并且只能用于特定的实验模型。

设备解决方案：

MOTION可基于标准成像设备来评估体外和体内的收缩力并量化对药物和疾病的反应。 从电起搏或非起搏的人类多能干细胞衍生的心肌细胞、分离的成人心肌细胞、斑马鱼心脏和人类超声心动图中高速和无干扰地采集图像。 

然后，影像被系统用作自动批量分析的输入，系统配置了针对影像技术量身定制的特定设置和参数。 有关准确性、解释和故障排除的详细信息。 采集持续时间取决于实验设置和目标，

体外肌肉模型中药物或疾病反应的量化通常可以在几个小时内完成。

系统介绍：

该多模式高通量测量心肌细胞和肌肉收缩量化分析系统适用于标准实验室和临床成像设备对正常心脏收缩、疾病表型和药理反应进行定量分析。

无需定制的硬件、昂贵的设备和的信息学，可用于多个实验模型。 数据和技术方便跨模型和实验室重现，分析简洁省时间，无需专业研究人员即可量化数据。

该系统使用单一简洁方法处理视频记录，多模式量化跟踪分析：在实验细胞、动物和人体模型中获得了可靠的药理学数据和心脏病表型测量，可比较跨多个平台测量心脏收缩的方法，允许在

(1) 一维体外模型中快速轻松地测量高速影像的运动，例如分离的成人和人类多能干细胞衍生的心肌细胞；

(2) 二维体外模型，如跳动心肌细胞单层或小簇人多能干细胞来源的心肌细胞； 

(3) 三维多细胞体外或体内收缩组织，如心脏“类器官”、工程心脏组织、斑马鱼和人类心脏。

在不同的记录条件下（具有同步膜片钳记录的明视野显微镜、相差显微镜和牵引力显微镜）是有效的。 

结果几乎与当前用于收缩测量的黄金标准相同，例如光流、后偏转、边缘检测系统或手动分析。 后，我们使用该算法来量化体外和体内心律失常模型中的收缩并测量药理反应。

其他优势特点

多细胞配置的算法应用以及与现有黄金标准的相关性

1、一机多用，可以量化单个心脏细胞、培养的心肌细胞、3D 心脏类器官，甚至是活的斑马鱼心脏等多种标本影像中的收缩。

       检测各种样本中药物引起的和与疾病相关的收缩差异，该系统的性能可与为这些特定样本量身定制的各种黄金标准技术相媲美

2、促进收缩数据的比较，不仅是样本之间的比较，还有实验室之间的比较，从而促进数据复制和再现性。

3、测量跨多个平台的心脏收缩：心脏收缩是受许多疾病或药物影响的关键功能参数，该系统可在实验室、心肌细胞来源和细胞培养配置

（例如，单细胞、多细胞二维心肌细胞单层和三维培养物）之间进行比较电信号和钙信号等

确定图像帧之间像素强度的动态变化，并将输出表示为肌肉收缩和放松期间运动的相对测量值。 

我们将该概念应用于一系列生物医学和药理学相关的实验模型，包括单个人类多能干细胞衍生的心肌细胞 (hPSC-CM)、hPSC-CM 的图案化或二维培养物、心脏类器官、工程心脏组织 (EHT) , 和分离的成年兔心肌细胞

4、可用于使用透射光显微镜、荧光膜标记、嵌入软基板的荧光珠或膜片钳视频记录的多参数记录条件和实验设置。

5、还适用于体内斑马鱼心脏的光学记录，在分析和人类超声心动图中它代表了显着的节省时间。 

因此，这种多功能工具提供了一种快速、直接的方法来检测体外和体内的疾病表型和药理反应。

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