用于白血病药物发现的自动化斑马鱼筛查
在这次采访中，伦敦大学学院癌症研究所的癌症研究人员 Elspeth Payne 和 Alexandra Lubin 谈到了他们如何使用 IDEA Bio-Medical 的 AI 驱动的分析软件 Athena 使用斑马鱼建模以高通量、自动化的方式研究髓系白血病。这种经济实惠的软件解决方案可以新颖的按次付费方式下载。您能否介绍一下自己，您是做什么的，并简要描述一下您的研究？
艾紫培·佩恩： 我叫 Beth Payne，是一名临床科学家。我在实验室研究血癌，在医院照顾病人。我的实验室主要研究骨髓恶性肿瘤。我们将斑马鱼建模和药物筛选与主要患者材料相结合，尝试研究更好的方法来了解髓系白血病的发展以及我们将来可以治疗它们的不同方法。
亚历山德拉·鲁宾： 我叫 Alex Lubin。我是 Beth Payne 实验室的博士后助理。我研究骨髓增生异常综合征 （MDS） 和急性髓性白血病 （AML） 的斑马鱼模型。药物筛选是我的主要项目，我正在考虑在斑马鱼尾部的造血干细胞中进行一些药物筛选，以寻找合成致死性。
在使用 Athena 软件之前，您是如何对斑马鱼进行分析的？
亚历山德拉·鲁宾： 当我在药物筛选中观察干细胞时，我试图发现细胞数量的变化。要手动执行此操作，必须在尾部对所有单个荧光细胞进行计数。这意味着您必须将每条鱼放在显微镜下，仔细检查并计数，这非常耗时。因此，我们开始寻找一种自动化方法。
在获取所需数据时，您面临哪些挑战？
贝丝·佩恩：我们一直在开发一些药物筛选方法，虽然斑马鱼是一个很好的模型，但获得正确的通量一直具有挑战性。尽管可以使用许多不同的平台，但它们往往针对您如何分析数据提供定制解决方案。这意味着开发适合您目的的流程成本高昂且需要很长时间。
那么，您是从什么时候开始从手动成像和图像分析转向寻找自动化解决方案的呢？
贝丝·佩恩：在自动筛查方面，我们可能在过去五到十年一直在寻找解决方案。每隔几年，我们都会重新审视这一关键目标，询问“我们如何才能使流程更加省时”。手动对细胞进行成像和计数是量化数据的**方法。但我们知道，如果它可以自动化，首先你会占用所有专门用于这些活动的时间，但它也为使用该平台进行其他类型的实验提供了大量其他机会。
使用手动工作流程进行采样时，主要挑战是什么？
亚历山德拉·鲁宾：手动方法的主要挑战是它很耗时。这并不是特别难做到，但它需要花费数小时在显微镜前。另一个主要问题是您无法获得较大的样本数量。当您想运行药物筛选之类的东西时，强大的功能来自于能够分析许多样品。
这项技术为您的实验室带来了什么？
贝丝·佩恩： 对该系统有帮助的是，我们将其用于所有适应症，而不仅仅是药物筛查。例如，如果我们有一个转基因或原位，我们想要成像并详细观察高内涵，我们将使用 Athena，而不是手动进行。
该系统的另一个优点是它非常灵活，由于系统易于使用，因此您可以相对较快地针对不同的分析对其进行优化。当我们遇到一些困难时，该公司提供了很多支持来尝试帮助我们。
我想说的是，总的来说，它使我们能够更好地为实验提供动力，因为我们可以在相同的处理时间内使用 200 个胚胎，而不是只使用 20 个胚胎。总体而言，它提供了更大的灵活性。
高内涵分析与标准分析。A） 图像显示了用 CD41：GFP [26]（橙色）和 lysC：mCherry [27]（青色）标记的 4 dpf 斑马鱼胚胎的荧光通道，分别显示了造血干细胞和血小板以及骨髓细胞。放大会高亮显示尾部区域中可见的单元格类型。B） （A） 中图像的明场和荧光通道叠加。C） 来自 （A） 的图像，其中 CD41：GFP 和 lysC：mCherry 表达细胞，通过荧光图像分析鉴定，以允许对细胞或细胞簇进行计数。D） 来自 （B） 的图像，通过基于 AI 的自动图像分析识别斑马鱼解剖结构 [28]，以对通过荧光图像分析发现的识别细胞/细胞簇进行分组。E） 面板 （C） 中两个荧光通道中细胞/簇计数的定量。F） 如 （E） 中所示的定量，但与 （D） 中确定的相关斑马鱼解剖结构相关的每个细胞/簇，这也量化了解剖结构的面积。轮廓颜色：鱼轮廓（黄色）、头部（蓝色）、躯干（深紫色）、尾巴（深红色）、眼睛（橙色）、心形（深粉色）、耳囊（金色）、卵黄囊（白色）、鱼鳔（浅粉色）、脊索（浅绿色）、尾鳍（浅蓝色）、CD41：GFP（红色斑点轮廓）、lysC：mCherry（深蓝色斑点轮廓）。 图片来源：技术使年轻的斑马鱼从小众领域成为众人瞩目的焦点 Jason John Otterstrom、Alexandra Lubin、Elspeth Payne、Yael Paran，SLAS 技术，2022 年，ISSN 2472-6303，https://doi.org/10.1016/j.slast.2021.12.005。
当您开始开发 Athena 软件时，您花了多长时间才能独立并使用它提高工作效率？
亚历山德拉·鲁宾： 当我**次接触 Athena 软件时，它正处于开发阶段。这为我们与 IDEA Bio-Medical 的许多讨论提供了空间，讨论我们希望软件做什么、什么有用，并突出需要改进的领域。
一旦它启动并运行，从**次使用该软件到完全独立使用它的过渡时间相对较短。
这与您使用的其他仪器（例如手动显微镜）相比如何？
亚历山德拉·鲁宾： 从某种意义上说，这是一次独特的经历，因为我们与 IDEA Bio-Medical 的接触比平时更多。我从未使用过像这样的其他系统，所以我并没有真正的直接比较，但它是一款出色且非常实用的软件。
您分析所有鱼类样本需要多长时间，之前的情况如何比较？
亚历山德拉·鲁宾： 当手动进行这些实验时，我们一次只能筛选大约一百条鱼。但是，这需要花费大量时间，但一旦我们开始使用 Athena，我们就可以增加这个数字。
我筛选多少条鱼取决于鱼的行为程度，任何与斑马鱼打交道的人都知道这一点。（在我们的实验室）可以在短时间内筛选数百条（鱼），因为从装板到获得大约 100 条鱼的结果只需要大约 30 分钟，而以前，这需要一整天。
当您使用该软件需要一些支持时，您会怎么做？谁支持您，如何支持您？
亚历山德拉·鲁宾： 当我需要软件方面的一些支持时，我会联系 IDEA Bio-Medical 的团队。他们真的很有帮助，并提供了合作伙伴关系。我为他们提供图像;他们为我们提供支持 – 无缝运行。
您认为 Athena 软件对您的研究有用时，有什么意义？
亚历山德拉·鲁宾： 当我开始进行这种药物筛选时，我们知道我们需要引入自动化，因为手动筛选数千种化合物是不可能的。当我们开始研究不同的方法时，很明显该系统是多么易于使用和灵活。此外，我们被 Athena 使我们能够在需要时扩展和更改它这一事实所吸引。
您认为您的工作下一步将如何发展以及产生的影响？
贝丝·佩恩：我相信它无疑为表演越来越多的屏幕打开了大门。也许我们现在可能能够进行更雄心勃勃的筛选类型，例如，我们可能会同时使用多个荧光团或多个基因型，因为筛选所需的时间要短得多，效率更高，因此您可以引入更多变量。