自动分析细胞中正常和异常的钙信号的新工具

　　

加州大学戴维斯分校和牛津大学的研究人员开发了一种创新工具:SparkMaster 2。这个开源软件允许科学家自动分析细胞中正常和异常的钙信号。

钙是所有细胞的关键信号分子，包括心脏等肌肉。新的软件可以自动分析细胞中钙释放的不同模式。这包括钙“火花”，心脏细胞内钙的微观释放与不规则心跳有关，也被称为心律失常。

一篇展示SparkMaster 2功能的研究文章发表在Circulation Research上。

Jakub Tomek是这篇研究文章的第一作者，他是牛津大学生理、解剖和遗传学系的Henry Wellcome爵士研究员。他在加州大学戴维斯分校学习了一年。

“在最近的会议上展示SparkMaster 2并看到了热烈的反响，这真是太棒了。我觉得这将是一个异常值，很少有人会关心。但是很多人对有一个新的分析工具感到兴奋，它克服了他们在以前的工具中遇到的许多限制，”Tomek说。

加州大学戴维斯分校的奖学金导致了工具的更新

细胞如何以及何时释放钙的问题会对包括心律失常和高血压在内的一系列疾病产生影响。为了了解这些疾病背后的机制，研究人员使用荧光钙指示剂和显微成像技术来测量细胞水平上钙的变化。

然而，生成的数据文件很大，很难手工分析，因此定制的软件分析工具是必不可少的。

这个新工具建立在SparkMaster的成功基础之上，SparkMaster是由Bers和Eckard Picht于2007年发布的。Picht是一名内科科学家，曾与伯斯一起工作，先是在芝加哥洛约拉大学，后来在加州大学戴维斯分校工作了几年。当时，还没有用户友好的免费软件可以分析钙火花——这是他们研究的关键部分——所以他们开发了一个。

为了开发新软件SparkMaster 2, Tomek与加州大学戴维斯分校医学院药学系的Bers、Ko、Manuel F. Navedo和Madeline Nieves-Cintron合作。

尽管新界面的很多地方与最初的SparkMaster相似，但它们是从头开始编程的。使用Python(一种越来越受欢迎的开源编程语言)，他们能够利用许多现有的工具和库来创建他们想要的独特功能。

他们最终开发了一种软件，可以分析使用不同显微镜方法记录的钙火花，以及来自不同组织和转基因小鼠的细胞。新版本的一些主要功能包括:

• 改进的用户界面

• 在识别钙释放事件比以前的工具更高的准确性

• 识别多种钙释放事件的能力

• 能够准确地分裂和分析火花簇内的个别火花

“SparkMaster 2更容易使用，并且在各种事件类型方面功能更强大，它可以定量分析火花，波，迷你波和延迟。它具有更高的准确性和灵敏度，导致更少的遗漏事件和更少的错误阳性。”

Bers预计，该软件的主要用户将是研究肌肉中钙的科学家。Bers说:“但是对于研究其他细胞类型的研究人员来说，这可能是有用的，比如神经元，它们表现出对调节细胞功能很重要的局部钙事件。”

Ko是新工具的共同开发者，他对新软件的更广泛的研究应用也很感兴趣。

“我特别兴奋的是，SparkMaster 2将使生物医学研究界能够回答新的科学问题，反过来，能够更全面、更准确地理解人类生理健康和疾病的生物学基础，”Ko说。

该论文的其他作者包括来自加州大学戴维斯分校的Nieves-Cintron和Navedo。他们在展示该软件如何在心脏研究之外以及不同细胞类型中使用方面发挥了重要作用，展示了其广泛的可能用途。

加州大学戴维斯分校提供