ディクティトラッキング

について

Dicty Trackingは、位相コントラストタイムラプス画像シリーズから移動するDictyostelium discoideum細胞を半自動追跡するために開発された MATLAB® ベースのスタンドアロンツールです。このツールには、Fiji/ImageJ と MATLAB Runtime のインストールが必要です。

仕組み

細胞検出: MATLAB® の Image Processing Toolbox に実装された Sobel オペレーターとその後の拡張および侵食ステップを使用する Dicty トラッキングは、位相コントラスト画像から移動する細胞性粘菌細胞の細胞体を効率的に検出できます。細胞体検出の精度に影響を与えるいくつかのパラメータの調整が可能であり、場合によっては必要となる場合があります。
品質管理と細胞の選択: 細胞体検出の精度は、Fiji/ImageJ でユーザーが確認できます。その後、グラフィカルユーザーインターフェイス (GUI) を使用して、アルゴリズムによって追跡されるセルを選択できます。通常、一部の細胞は、衝突、分裂、または視野から外れるために、分析から除外する必要があります。
セル追跡とデータエクスポート: Dicty Tracking アルゴリズムは、画像シリーズの各時点でセルの重心を接続することによって、選択されたセルを追跡します。 Dicty Tracking は、異なる色のセルトラックを含む .tif スタックを生成し、各時点で追跡された各セルの次のパラメーターを Excel シートに保存します。
- x と y の位置
- 前のポイントまでの距離 (ステップサイズ)
- トラック全長
- スタート地点までの直線距離
- 瞬間速度
- 瞬間角度 (変位ベクトルと X 軸の間の角度、詳細についてはユーザーガイドを参照してください)
- 回転角度（その後の瞬間的な角度の差）
- 回転角度の余弦。
さらなる分析: Dicty Tracking には追加の VBA ベースの Excel ワークブックが付属しており、
- 平均速度
- 方向性比
- 平均二乗変位 (MSD)。

Dictyostelium細胞の追跡と、Dicty Tracking を使用したその後の遊走解析の詳細については、ユーザーガイドに記載されています。

スクリーンショットと追跡の例

細胞検出パラメータの設定画面

Fiji/ImageJ を使用した細胞検出の制御

追跡するセルを選択するための GUI

Excel ワークブックにエクスポートされたデータを追跡する

関連する Excel ワークブックを使用した MSD の計算

Dicty Tracking で追跡された、自由に (制限されていない) ランダムに移動する Ax2 野生型粘性粘菌細胞

0.17 nm 1.5% アガローススライスで閉じ込められた Ax2 野生型細胞性粘菌細胞を Dicty Tracking で追跡

ビデオチュートリアル

Dicty Tracking の短いビデオチュートリアル (約 3 分) は、vimeo.comで入手できます。

コード

Dicty Tracking の背後にあるコードは、サブリポジトリのソースコードに保存されています。次のリンクから、特定のコードファイルにすばやく直接アクセスできます。

MATLAB® コード
- Dicty_tracking_v1_3.m: 細胞体の識別、重心抽出、細胞選択 GUI、追跡、データエクスポート
関連する Excel ワークブックの VBA コード
- trajectories.vb: 追跡されたすべてのセルの軌跡を原点に移動します (軌跡プロットの生成用)。
- Speed.vb: 画像シリーズの追跡されたすべてのセルの平均速度を計算します。
- dir rate.vb: 画像シリーズの追跡されたすべてのセルの平均 dir 比を計算します。
- MSD prepare.vb: MSD 計算ワークブックにインポートするための追跡データを準備します。
- MSD_1.vb、MSD_2.vb、MSD_3.vb、および MSD_4.vb: 最大 4 つの異なる細胞集団について各時点での平均二乗変位 (MSD) を計算できます。

ライセンス

このツールと、Excel ワークブック、ユーザーガイド、サンプルムービーなどの関連ファイルは、MIT ライセンスに基づいてライセンスされています。

文献における Dicty Tracking

Dicty Tracking および/または関連ファイルは、次の研究論文で使用されました。

リチコ C、ブリューマン S、チザール A、ステファン T、ディムチェフ V、ダミアーノ=グエルシオ J、ジュネマン A、ケルバー S、ヴィンターホフ M、ノルトホルツ B、ラマリンガム N、ペッカム M、ロットナー K、メルケル R、ファイクス J. (2019)収縮性アクチン皮質の機能的完全性は、複数のダイアファナス関連ホルミンによって保護されている。 Proc Natl Acad Sci USA 116(9):3594-3603。 https://doi.org/10.1073/pnas.1821638116
Litschko C、Linkner J、Brühmann S、Stradal TEB、Reinl T、Jänsch L、Rottner K、Faix J. (2017)アクチン駆動プロセスの調節における WAVE 調節複合体サブユニットの分化機能。 Eur J Cell Biol. 96(8):715-727。 https://doi.org/10.1016/j.ejcb.2017.08.003
レイサム SL、エムケ N、ラインケ PYA、タフト MH、アイケ D、ラインドル T、ステンゼル W、ライオンズ MJ、フリーズ MJ、リー JA、ヘッカー R、フリューヴァルト MC、ベッカー K、ノイハン TM、ホルン D、シュロック E、ニーハウス I 、サーノウ K、グリュッツマン K、ガウェン L、クリンク B、ランプ A、シャポニエ C、 Figueiredo C、Knöfler R、Manstein DJ、Di Donato N (2018) ACTB のエクソン 5 および 6 の変異は症候群性血小板減少症を引き起こします。ナットコミューン。 9(1):4250。 https://doi.org/10.1038/s41467-018-06713-0

Dicty Tracking は、 Dictyostelium のランダム移動の分析に関するメソッドの章でさらに説明されています。この章では、限定および非限定サンプルの分割、画像取得、および役立つヒントに関する詳細情報も提供します。

Litschko C、Damiano-Guercio J、Brühmann S、Faix J (2018)密閉環境および非密閉環境における細胞性アメーバのランダム移動の分析。方法ＭｏｌＢｉｏｌ． 1749:341-350。 https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7701-7_24