High-Content-Screening-System scanR
Die scanR High-Content Screening Station sorgt für eine automatisierte Bildaufnahme und Datenanalyse biologischer Proben. Es können anwendungsspezifische Assays für Zellzyklus, Proteinlokalisierung, intrazellulären Transport und mehr erstellt werden. Die modulare Hardware ist mit zusätzlichen Systemen kompatibel, zum Beispiel mit dem konfokalen Spinning-Disk-System, einem Roboter-Ladesystem, einem Inkubationssystem sowie mit TIRF- und FRAP-Systemen.
High-Content-Screening-Station für den Bereich Life Science
Überblick
Modulare High-Content-Screening-Station für den Bereich Life Sciences
Die modulare Mikroskop-Bildgebungsplattform scanR ermöglicht eine vollautomatische Bilderfassung und Datenanalyse biologischer Proben mit Deep-Learning-Technologie.
Leistungsstarke Datenvisualisierung für interaktive Analysen
Das scanR System eignet sich hervorragend zur Datenanalyse und -auswertung, entweder offline oder parallel zur Datenerfassung. Mithilfe von KI und Deep-Learning-Techniken erkennt das System Objekte wie Zellen oder Zellkerne selbständig, d. h. ohne Eingreifen des Benutzers. Seine leistungsstarke Zytometriedatenanalyse ist auf die spezifischen Anforderungen der Analyse großer Zellpopulationen ausgelegt.
Bidirektionale Verknüpfungen aller Datenpunkte, Zeitverläufe, Zellgalerien und Bilddaten ermöglichen eine umfassende Probenauswertung, von der Einzelzellanalyse bis hin zu Millionenzellpopulationen. Jeder Datenpunkt bleibt vollständig auf sein Originalbild zurückführbar, was eine transparente und reproduzierbare Analyse unterstützt. Mit dem System lassen sich innerhalb von Minuten zuverlässige, quantitative Assays einrichten.
Schneller, automatisierter Workflow für High-Content-Screening
Die scanR Screening-Station kombiniert die Modularität und Flexibilität eines Mikroskopsystems mit der Automatisierung, der Geschwindigkeit und dem Durchsatz, die von einem High-Content-Screening erwartet werden können. Durch das flexible Design erfüllt das System die Anforderungen an die quantitative Bildgebung und Bildanalyse in der modernen Zellbiologie, Molekularbiologie, Systembiologie und medizinischen Forschung.
- Vollautomatische Bildaufnahme und Datenanalyse von biologischen Proben
- Konzipiert für Multiwell-Platten, Objektträger und kundenspezifische Arrays
- Leistungsstarkes Analysemodul für biologische Funktionsassays
- Ideal für Assay-Entwicklung und High-Content-Screening
- Geeignet für fixierte und lebende Zellen
KI-gestützte Objekterkennung und Bildverbesserung
Die erweiterten Analysefunktionen unserer TruAI-Technologie vereinfachen die Testentwicklung. Die leistungsstarke Deep-Learning-Technologie reduziert das Photobleaching und verbessert Erfassungsgeschwindigkeit, Messempfindlichkeit und Genauigkeit, so dass längere Beobachtungen mit geringerem Einfluss auf die Lebensfähigkeit der Zellen möglich sind.
TruAI-Segmentierungsnetzwerke sind so konzipiert, dass sie selbst bei komplexen Proben mit Artefakten, Intensitätsschwankungen oder Hintergrundsignalen eine robuste Segmentierung und Klassifizierung ermöglichen. TruAI-Verbesserungsnetzwerke verbessern auch die Bildqualität, indem sie aus verrauschten Daten klare Bilder erzeugen oder unscharfe Signale entfernen.
Nur sich teilende Zellen werden erkannt (unten)
Vorhersage mitotischer Zellen mit TruAI (grün).
TruAI erkennt die Glomeruli-Merkmale (unten)
Vorhersage der Glomeruli-Positionen auf einem Maus-Nierenschnitt mit TruAI (blau).
Fluoreszenzbild von Zellkernen (grün), Hellfeldbild mit Zellkernen nach Erfassung mit der TruAI Technologie (blau)
Grün: Niedrige Erkennungsgenauigkeit aufgrund von Ungleichmäßigkeiten der GFP-Färbung
Blau: Erkennung der Zellkerne mit hoher Genauigkeit trotz Kratzern und Staub auf dem Kulturgefäß.
Erfüllt die Anforderungen vieler Assays
Die auf dem scanR-Assay basierende Analyse ist reproduzierbar und zuverlässig und lässt sich leicht in Ihren Arbeitsablauf integrieren. Mit Echtzeit-Ergebnissen parallel zur Erfassung können Assays individuell gestaltet und an eine breite Palette von Anwendungen angepasst werden.
Das System eignet sich hervorragend für Anwendungen in der Wirkstoffforschung, beispielsweise zur Darstellung der biochemischen Wirkungen von Substanzen auf zellulärer Ebene und medikamenteninduzierter Veränderungen auf der Ebene der Genexpression. Außerdem lassen sich damit Messungen der Apoptose, von Mikronuklei oder von DNA-Fragmentierung (Comet-Assays) durchführen, und das System ist für ein breites Spektrum von Screening-Anwendungen geeignet:
- Zellzählung
- Genexpression
- Zellproliferation
- Promyelozytenleukämie(PML)-Körper-Assays
- Assays für bakterielle und virale Infektionen
- Zell-Array-Bildschirme
- Proteinlokalisierung und Kolokalisierung
- Assays mit lebenden Zellen einschließlich kinetischer Analyse und Gating der resultierenden Reaktionskurven
- Multicolor-Assays
- Analyse seltener Ereignisse
- Automatisierte FISH-Analyse
- Fluoreszenzanalyse in Gewebeschnitten
- Zellmigration
- T-Zell-Invasion
- Zellviabilität
- Qualitätskontrolle
Lokalisierung und Transport
Eltern-Kind-Analyse
Zellzyklus
Morphologie
Dynamische Prozesse
Gewebe und Gesamtorganismus
Flexible, modulare Hardware
Die scanR Screening-Station kombiniert die Modularität und Flexibilität eines Mikroskopsystems mit der Automatisierung, der Geschwindigkeit und dem Durchsatz, die von einem High-Content-Screening erwartet werden können. Durch das modulare Design lässt sich die scanR-Station für F&E-Laboranwendungen oder Mehrbenutzerumgebungen anpassen und eignet sich gleichermaßen gut für Standard-Assays und für die Assay-Entwicklung.
Super-Resolution-Mikroskopsystem IXplore IX85 SpinSR
- Kompatibel mit dem hochauflösenden Mikroskopsystem IXplore SpinSR mit der Scannereinheit Yokogawa CSU-W1
- Beste konfokale Bildqualität bei hoher Geschwindigkeit durch Mikrolinsenscheiben und Laseranregung
Spinning-Disk-Konfokalsystem IXplore IX85 SpinXL
- Kompatibel mit unserem IXplore SpinXL-Mikroskopsystem mit integrierter CrestOptics-Scannereinheit
- Beste konfokale Bildqualität bei hoher Geschwindigkeit durch Mikrolinsenscheiben und Laseranregung
Inkubationssystem
- Genaue Kontrolle von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2-Niveau durch Kombination mit beliebigem, mit dem IX85 kompatiblen Inkubationssystem
Roboter-Ladesystem
- Automatisches Screening mit hohem Durchsatz durch Plattenbeladeroboter
TIRF- und FRAP-System (mit cellSens-Software)
- Verwenden Sie es mit unserer IXplore-Serie und der cellSens-Software, um fortgeschrittene Bildgebungsexperimente wie TIRF und FRAP durchzuführen
*Nur TRIF-1L ist mit IX85-Frames kompatibel.
Angewandte Technologien
Gating und Klassifizierung
- Die in der Zytometrie erfolgreich eingesetzten und leistungsfähigen Datenanalysekonzepte werden an die Analyse von Großbilddatensätzen angepasst.
- Mehrdimensionale Bilddaten werden als zweidimensionale Streudiagramme oder eindimensionale Histogramme dargestellt, interessierende Datenpopulationen können mit grafischen Werkzeugen ausgewählt werden.
- Aus Gates verschiedener Plots lassen sich mit Booleschen Operatoren komplexe Klassifizierungsschemata erstellen.
Durch einen hierarchischen Gating-Ansatz lassen sich Populationen intuitiv auswählen und auch in Galerien visualisieren.
Selbstlernende Mikroskopie
Die selbstlernende Mikroskopie eröffnet neue Möglichkeiten in der High-Content-Analyse. Die Anwendungen reichen von bisher unmöglichen Bildsegmentierungs- und Klassifizierungsaufgaben bis zur quantitativen Analyse von extrem schwachen Signalen, der Vereinfachung von Färbeprotokollen, der markerfreien Analyse usw.
Beispiel-Workflow bei der selbstlernenden Mikroskopie zur Generierung eines KI-Modells für die markerfreie Analyse von komplexen Hellfeldbildern. Die Zellkerne von Hela-Zellen sind für die Trainingsphase GFP-markiert, um das System für die Auswertung von Hellfeldbildern zu trainieren.
Anwendungsbeispiel: Robuste Segmentierung von Zellkernen mit verschiedenen Signalpegeln, drastische Reduzierung der Lichtexposition für die quantitative Analyse
Der Benutzer hat die volle Kontrolle über den Aufbau des Trainingsexperiments.
In der Trainingsphase können viele anspruchsvolle Analysebedingungen abgedeckt werden.
Das erlernte KI-Analyseprotokoll kann mit der einzigartigen Oberfläche der Software für die Exploration und Analyse der Daten bequem und detailliert validiert werden.
Sie können sofort loslegen
Die mitgelieferten vortrainierten neuronalen Netzmodelle ermöglichen eine schnelle Nutzung der KI. Mit Hilfe der vortrainierten Modelle können Sie Zellkerne und Zellen unter den meisten Standardbedingungen erkennen. Selbst konfluente Zellen und dichte Zellkerne lassen sich zuverlässig unterscheiden.
Integrierte Kontroll- und Validierungsmaßnahmen gewährleisten die Genauigkeit und Robustheit der KI-Analyseergebnisse.
Genaue Objektsegmentierung: Rohdaten (links), Standard-Schwellenwert-Segmentierung (Mitte), TruAI-Instanz-Segmentierung (rechts). Die Instanzensegmentierung trennt zuverlässig schwer zu unterscheidende Objekte, die sehr nahe beieinander liegen, z. B. Zellen oder Zellkerne in Kolonien oder Gewebe.
Screenshot-Detail nach der Datenerfassung durch scanR zur Demonstration der Erkennung und Trennung von Markern. Bildquelle: Dr. R. Pepperkok, EMBL Heidelberg, Deutschland.
Objekterkennung und -analyse
- Leistungsstarke Module zur Objekterkennung segmentieren Zellkerne, Zellen oder andere Strukturen.
- Es können mehrere Erkennungsalgorithmen ausgewählt und an die interessierenden Objekte angepasst werden.
- Je nach den Segmentierungsergebnissen sind die zu extrahierenden Merkmale aus einer Liste von über 100 Objektparametern wählbar.
- Ermöglicht eine breite Palette zellbasierter Assays.
Sofortige Qualitätskontrolle
Bilder und Objekte sind wechselseitig mit den zugehörigen Datenpunkten verknüpft:
- Durch Klicken auf einen Datenpunkt wird das entsprechende Bild in das Anzeigefenster geladen und das betreffende Objekt hervorgehoben.
- Durch Klicken auf ein Objekt im Bildanzeigefenster werden die zugehörigen Datenpunkte in den Streudiagrammen und Histogrammen hervorgehoben.
Ermöglicht die Erstellung einer Galerieansicht aller Bilder einer ausgewählten oder Gate-Datenpopulation für einen direkten, visuellen Vergleich größerer Bildersätze mit relevanten Informationen.
Die Ergebnisse werden in Heatmaps visualisiert oder in Tabellen exportiert. Auf einfache Weise kann eine Übersicht des gesamten Wells angezeigt werden.
Mehrstufige Erfassung
Nach einem ersten Vorscan kann die scanR Analysesoftware alle potenziell interessanten Objekte identifizieren. In einem automatisierten Arbeitsablauf werden anhand der Analyseergebnisse die interessierenden Objekte in einem zweiten Bildschirm selektiv gescannt.
Messung kinetischer Parameter mit dem Kinetikmodul
- Klassifizieren Sie lebende Zellen, Zellkerne und andere Objekte anhand ihrer zeitvariablen Eigenschaften.
- Beurteilung von Trackingkurven anhand von Werten (mittlere statische Parameter, z. B. Lichtstärke, Fläche, Verhältnis, Formfaktor usw.), die eine bestimmte Zeit lang erfasst wurden.
- Bewerten und analysieren Sie statische Parameter, beispielsweise die Lichtstärke oder das Verhältnis von Fluoreszenzmarkern, Position, Größe oder Form im Zeitverlauf.
- Kurven werden in einzelne Kennwerte (kinetischen Parametern) umgerechnet.
- Die kinetischen Parameter können in 1D- oder 2D-Histogrammen dargestellt und Populationen anhand ihrer spezifischen zeitvariablen Eigenschaften unterteilt werden.
hES-Zellen, die den Biosensor FUCC (CA) exprimieren. Bildquelle: Dr. Silvia Santos, The Francis Crick Institute, London, UK.
High-End-Bildgebung und High-Content-Analyse in Kombination
- Die cellSens Bildgebungssoftware für Lebendzellen kann auf demselben System wie die scanR-Lösung ausgeführt werden, so dass dieselbe Konfiguration gleichzeitig für Screening und High-End-Bildgebung verwendet werden kann.
- Hochwertige Bilddetails für anspruchsvollste Screening-Anwendungen mit 2D- und 3D-gesteuerten iterativen Dekonvolutionsalgorithmen.
- Die schnellen und benutzerfreundlichen Algorithmen reduzieren Unschärfe und Hintergrund, damit wesentliche Strukturdetails deutlicher sichtbar werden.
- Hilfreich für tiefgreifende Analysen, die hochauflösende Strukturdetails erfordern.
Flexible Moduloptionen
Die scanR Lösung erfüllt nicht nur die spezifischen Anforderungen an Geschwindigkeit, Belastbarkeit und Zuverlässigkeit eines vollautomatischen High-Content-Screening-Systems, sondern bietet mit umfangreichen Erweiterungsmöglichkeiten auch unübertroffene Flexibilität und Anpassungsfähigkeit. Dadurch kann das scanR-System vielen Anwendungen und Budgets gerecht werden. Das System kann durch Module mit folgenden Eigenschaften ergänzt werden:
- Selbstlernende Mikroskopie mit Deep-Learning-Technologie
- Messung kinetischer Parameter
- Hochgeschwindigkeits-3D-Dekonvolution
- Infrarotlaser-Hardware-Autofokussierung mit dem IX-ZDC
- ... und vieles mehr
Hochgeschwindigkeits-TruSight-Dekonvolution
Vergleich von Weitfeld, 2D-Dekonvolution und 3D-Dekonvolution zur Erkennung der Feinstrukturen von Proben ohne Kompromisse in puncto Durchsatz.
TruFocus mit Infrarotlaser-Hardware-Autofokussierung
Der erweiterte kontinuierliche AF-Modus stellt die gewünschte Bildebene immer präzise scharf, selbst bei der Zugabe von Reagenzien oder bei Veränderungen der Raumtemperatur.