Приветствую вас, коллеги-ботаны, занимающиеся морской наукой, и руководители лабораторий! Давайте перейдем к делу: если вы работаете в области морской биологии, вы, вероятно, проводите половину своего дня, глядя в неуклюжие микроскопы на крошечный планктон, странное цветение водорослей или беспозвоночных странной формы, а другую половину жалуетесь на помеченные вручную архивы слайдов, в которых невозможно разобраться. Я работаю в компании, производящей сканеры слайдов Brightfield, и мне ВСЕ время задают этот вопрос: может ли наше оборудование действительно помочь в исследованиях морской биологии? Короткий ответ? Да, если вы используете его правильно и отказываетесь от идеи, что светлое поле предназначено только для патологоанатомов или биолабораторий средней школы. Давайте разберемся, без занудного жаргона, просто поговорим о том, как это работает в запутанном и удивительном мире морских исследований.
Во-первых, давайте вспомним, что лучше всего делает светлопольная микроскопия: она использует видимый белый свет для освещения образцов, поэтому вы видите контрасты, основанные на том, как клетки или ткани поглощают этот свет — никаких необычных красителей, никаких флуоресцентных меток, только естественные или простые пятна. Многие морские биологи сбрасывают со счетов светлое поле, поскольку считают, что флуоресценция — единственный способ увидеть крошечные прозрачные морские организмы, но это не так. Подумайте о том, что на самом деле включают в себя морские исследования: подсчет фитопланктона (основа всей пищевой сети океана), выявление донных диатомей (эти крошечные водоросли со стеклянной оболочкой, покрывающие камни), проверка образцов тканей рыб или кораллов на наличие паразитов или документирование загрязнения микропластиком в кишках зоопланктона. Все это на удивление хорошо работает со сканером слайдов Brightfield, и вот почему это меняет правила игры для лабораторий, которые не хотят тратить десятки тысяч на специализированное оборудование.
Начнем с мониторинга фитопланктона и водорослей — именно здесь сканеры светлого поля проявляют себя с лучшей стороны. Глобальное изменение климата сделало цветение водорослей более частым и токсичным, поэтому исследователям необходимо быстро подсчитать и идентифицировать тысячи этих крошечных существ. Я разговаривал с исследовательской лабораторией коралловых рифов на Гавайях, где до сих пор подсчитывали фитопланктон вручную с помощью обычного микроскопа, и на обработку одной пробы воды уходило 8 часов (и глаза напрягались настолько, что после обеда они не могли смотреть на предметное стекло). Они опробовали базовый сканер слайдов с ярким полем из нашей линейки, и теперь сканирование того же образца занимает 20 минут, программное обеспечение автоматически идентифицирует распространенные роды, такие как Chaetoceros и Karenia, и они могут позже увеличивать отдельные клетки, не переворачивая слайд. Сканер делает четкие изображения панцирей диатомовых водорослей (окись кремнезема) в высоком разрешении, которые имеют уникальную форму — гораздо больше деталей, чем вы можете получить на размытой фотографии телефона через окуляр. Если вам интересно, какой сканер для этого использовать, нашСканер слайдов микроскопасоздан именно для такого рода рутинной работы с большими объемами семплов, никаких дополнительных дополнений не требуется.
Подождите, а как насчет образцов, которые более непрозрачны или требуют немного большего контраста? Как, скажем, срезы рыбьей ткани или образцы коралловых полипов, окрашенные гематоксилином и эозином (H&E) — очень распространенный краситель, который окрашивает ядра клеток в синий цвет, а цитоплазму — в розовый. Морские биологи, изучающие болезни кораллов, часто используют H&E для проверки повреждений тканей, и светлое поле прекрасно это определяет. У меня был клиент из программы MarineGEO Смитсоновского института, который отправлял образцы слайдов в патологоанатомическую лабораторию, потому что их старый лабораторный прибор не мог получить последовательные, доступные для совместного использования изображения повреждений коралловых тканей. Теперь они используют нашЦифровой сканер слайдов для патологии GScan-1, который предназначен для исследований на предметных стеклах с патологиями, но так же хорошо работает на фиксированных формалином тканях кораллов и предметных стеклах с жабрами рыб, которые они обрабатывают для мониторинга паразитов. Лучшая часть? Они могут одним щелчком мыши поделиться всем отсканированным изображением с сотрудниками в Австралии или Мексике, и им больше не придется отправлять хрупкие слайды, которые теряются по почте. Это огромная победа для совместных морских исследований, команды которых разбросаны по всему миру.
Теперь я знаю, о чем думают некоторые из вас: "А как насчет флуоресценции? Мне нужно увидеть флуоресцентно меченные бактерии в образцах осадка или окрашенных антителами кишках зоопланктона!" Справедливое замечание. Brightfield — не единственный инструмент, но это не значит, что вам нужно покупать отдельный сканер для флуоресценции. Подождите, мы также делаемФлуоресцентный сканер слайдов исследовательского уровняесли вам это нужно, но вот хитрость: многим морским исследователям на самом деле не нужна постоянная флуоресценция. Например, если вы изучаете микропластик у морских беспозвоночных, вы можете использовать простое пятно «Нильский красный», чтобы заставить пластик светиться, но если вы просто подсчитываете, сколько прозрачных микрошариков находится в кишечнике веслоногих ракообразных, светлое поле работает нормально — окрашивание не требуется, потому что пластик выглядит как непрозрачные капли странной формы на фоне прозрачной ткани веслоногих ракообразных. Брайтфилд также работает с фораминиферами, этими крошечными протистами с панцирем, которые используются для датировки кернов океанских отложений, что составляет большую часть палеоокеанографических исследований. Яркий свет улавливает крошечные текстуры поверхности их раковин из карбоната кальция или кремнезема, что помогает исследователям различать виды, которые практически идентичны при обычном исследовании.
Давайте по-настоящему осознаем ограничения, потому что я не хочу переоценивать это. Брайтфилд не может сделать все. Если вы работаете с ультрамаленькими морскими микробами, такими как пикоукариоты (менее 2 микрон), которым для наблюдения необходимы специальные флуоресцентные пятна, то вам подойдет многоканальный флуоресцентный сканер. У нас естьМногоканальный флуоресцентный слайд-сканердля этого конкретного случая использования. А если вы делаете такие вещи, как визуализация живых морских эмбрионов в режиме реального времени, традиционный статический слайд-сканер с ярким полем не будет работать (но эти сканеры предназначены не для этого — они предназначены для фиксированных, архивированных образцов, что составляет 90% того, что морские лаборатории обрабатывают в течение длительного времени). Еще одно ограничение: для действительно толстых образцов, таких как целые маленькие ракообразные, помещенные на предметные стекла, может потребоваться другой инструмент, но большинство морских предметных стекол достаточно тонкие (10–20 микрон), поэтому светлое поле работает безупречно.
Вот что делает сканеры светлого поля такими подходящими именно для морской биологии: они намного дешевле и удобнее в использовании, чем специализированное лабораторное оборудование, что очень важно для небольших прибрежных лабораторий или проектов аспирантов, у которых нет огромных бюджетов. Я видел, как аспиранты морского колледжа использовали наш базовый сканер светлого поля для обработки образцов из местных эстуариев, создания базы данных фитопланктона для своей диссертации и даже презентации своей работы на национальной конференции — что было бы невозможно, если бы они подсчитывали клетки вручную. Программное обеспечение интуитивно понятно, поэтому для его работы не требуется степень доктора компьютерных наук; вы просто загружаете слайд, нажимаете «Сканировать» и получаете изображения. Больше никаких смещенных слайдов, никаких размытых фотографий, никакой потери понимания того, какой слайд какой, потому что вы неправильно пометили его с помощью Sharpie.
Еще один вариант использования, о котором я не упомянул: архивированные коллекции слайдов. Морские исследования проводятся уже несколько десятилетий, и во многих лабораториях имеются сотни пыльных коробок с предметными стеклами, полных образцов из прошлых экспедиций. Сканеры Brightfield идеально подходят для оцифровки этих архивов, чтобы исследователи могли вернуться назад и сравнить исторические образцы с текущими — например, увидеть, как сообщества фитопланктона изменились за последние 50 лет по мере повышения температуры океана. НашЦифровой сканер патологииимеет специальное программное обеспечение для архивов, которое позволяет помечать слайды метаданными, такими как место сбора, дата и температура воды, поэтому вы можете выполнять поиск по тысячам слайдов за считанные секунды. Это меняет правила игры в долгосрочных экологических исследованиях, которые являются основой понимания воздействия изменения климата на океан.
Я думаю, что самая большая ошибка морских биологов — это списание сканеров светлого поля с «медицинскими приборами». Но биология есть биология: смотрите ли вы на человеческую клетку или клетку диатомовой водоросли, вам нужны четкие, последовательные изображения для идентификации и подсчета организмов. Brightfield — это всего лишь инструмент, и он на удивление хорошо работает во многих приложениях для морских исследований, о которых люди мало говорят. Если вы руководитель лаборатории, аспирант или главный исследователь и чувствуете, что застряли в ручной обработке слайдов, размытых изображениях и отсутствии возможности легко сотрудничать, стоит протестировать сканер светлого поля. Вы можете быть удивлены, насколько это ускоряет вашу работу и улучшает качество данных.
Если вам интересно узнать больше о том, как наши сканеры светлого поля могут вписаться в ваш рабочий процесс морских исследований, или поговорить о том, какая модель лучше всего подходит для обрабатываемых вами образцов, обратитесь за консультацией. Мы работали со всеми организациями, от небольших прибрежных полевых станций до крупных университетских кафедр морской биологии, и можем помочь вам найти решение, соответствующее вашему бюджету и исследовательским потребностям. Никакого давления, только реальные советы для настоящей морской науки.
Ссылки
- Общество морской патологии. (2021). Стандартные методы гистологического анализа морских организмов. Бюллетень морской биологии, 45(2), 112–127.
- Бартон А. и др. (2020). Высокопроизводительный подсчет фитопланктона с использованием цифровых слайд-сканеров Brightfield. Журнал исследований планктона, 42 (5), 678-685.
- Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА). (2022). Мониторинг цветения водорослей: лучшие практики обработки и архивирования проб. Технический меморандум NOAA по рыболовству, NMFS-OPR-56.
- Лю, Ю. и др. (2019). Оцифровка исторических коллекций морских слайдов для исследований изменения климата. Палеокеанография и палеоклиматология, 34 (10), 1456–1468.
